0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типы и различия SSD и возможность восстановления данных с твердотельных накопителей

Типы и различия SSD и возможность восстановления данных с твердотельных накопителей

Краткий “Курс в мир SSD”. Все о данном типе накопителей, включая подробные объяснения точных терминов. Узнайте как восстановить файлы с SSD .

Не так давно мы обсуждали экономические сложности при решении вопроса “покупать HDD или же все-таки брать SSD”. Сейчас мы больше склоняемся в сторону твердотельных накопителей.

Несмотря на то, что количество циклов перезаписи этих дисков ограничено, они помогают существенно “разогнать” компьютер. Как следствие их недостатки буквально сходят на нет. А если говорить про современные SSD, их можно использовать не менее активно чем HDD. Дело в том, что чтобы исчерпать количество способных к запоминанию ячеек, вам придется очень долго и усиленно эксплуатировать диск. В большинстве случаев не меньше года.

Если вы только планируете приобрести SSD, вас, должно быть, смущает такое большое количество непонятной аббревиатуры как SLC, SATA III, M.2 и NVMe. В этой статье мы разберем основные отличия между твердотельными накопителями и объясним значение описанных выше терминов.

Содержание статьи:

Поговорим об SSD: типы памяти

В предыдущих статьях я рассказал о различиях между HDD и SSD и присудив лавры победителя последнему, рассказал ещё и о форм-факторах. Пришло время поговорить о памяти, важнейшим из компонентов любого SSD. Приятного чтения!

Небольшая вводная

Если вы ещё не читали мои материалы на тему SSD, то для полноты картины обязательно загляните сюда и вот сюда . А теперь ближе к делу.

Производительность и срок службы SSD в первую очередь зависят от типа флэш-памяти и контроллера с прошивкой. Он являются основном компонентам любого SSD и в большей мере определяют конечную цену накопителя.

Мы не будем обсуждать тонкости технологического процесса производства памяти, об этом вам расскажут «железные гики». Моя цель проста — объяснить, что значат непонятные, на первый взгляд, характеристики в описании к SSD накопителю.

Характеристики SSD

Откроем для примера Яндекс Маркет и выберем любой SSD. Перейдём к его характеристикам и вот что мы там увидим (рисунки ниже). Нас интересует память.

What? Что это за …. Вам, как и любого обычному потребителю, эти аббревиатуры абсолютно ничего не дают, хотя определяют они очень важный компонент и по сути являются одним из ключевых критериев выбора. Что же, пошли дальше.

Производители памяти NAND

Производителей флэш-памяти намного меньше, чем компаний, продающих SSD под своими брендами. В большинстве накопителей сейчас установлена память от следующих фирм:

  • Intel/Micron
  • Hynix
  • Samsung
  • Toshiba/SanDisk

Intel и Micron не случайно делят одно место в списке, ведь они производят NAND по одинаковым технологиям.

Если вас всё ещё мучает вопрос, что такое NAND , то почитайте об этом тут . Если кратко, то это тип флеш-памяти для потребительских продуктов, в нашем случае это SSD.

Типы памяти NAND: SLC, MLC и TLC

Это три разных типа флеш-памяти, главным технологическим отличием между которыми является количество битов, хранящихся в ячейке памяти.

Поговорим конкретнее о каждом типе.

Single Level Cell – ячейка с одним уровнем. Имеет самую высокую производительность, низкое энергопотребление, наибольшую скорость записи и количество циклов перезаписи. Такой тип памяти обычно используется в серверах высокого уровня, поскольку стоимость SSD на такой памяти очень высока.

Multi Level Cell – ячейка с несколькими уровнями. Обладает меньшей стоимостью, по сравнению с SLC, но и меньшей производительностью и меньшим количеством циклов перезаписи. Является золотой серединой в соотношении цена/качество, поэтому отлично подходит для установки в SSD потребительского сегмента.

Three Level Cell – ячейка с тремя уровнями. Обладает большей плотностью, но меньшей выносливостью, медленной скоростью чтения и записи и меньшим количеством циклов перезаписи по сравнению с SLC и MLC. До недавнего времени использовалась в основном для флешек, однако развитие технологии производства позволило применять её и в SSD.

Все описанные выше типы ячеек памяти относятся к планарному типу (то есть 2D). Для такого типа есть один очень неприятный недостаток, с увеличением плотности чипа, приходится уменьшать и техпроцесс. Из-за ряда физических ограничений делать это до бесконечности не получится. Для преодоления этого были разработаны 3D ячейки памяти.

Таким образом появляется возможность разместить большее количество ячеек памяти на одном слое микросхемы. Такие ячейки называются 3D V-NAND и 3D TLC.

Чтобы определить конкретный тип памяти, установленный в ваш SSD, можно воспользоваться базой данных .

Пару советов

У вас мог созреть резонный вопрос: И что же в итоге выбрать, на каком типе памяти брать SSD? И вот что я вам скажу:

  • для начала определитесь, какие задачи вы возлагаете на SSD;
  • постоянная работа с тяжёлыми приложениями, игрушки и всё такое прочее — однозначно MLC , прослужит дольше и скорость приличная;
  • в меру активная работа, в основном чтобы система быстро работала — хватит и TLC ;
  • оцените бюджет;
  • достаточно денег — берите MLC для любых целей;
  • мало денег — у вас и выбора нет, только TLC ;
Читать еще:  Установка приложений в Linux

В Интернете полно говорунов, мол, TLC — это вообще дрянь. Однако, для посиделок в интернете, работы с документами, SSD с таким типом памяти вам хватит за глаза, к тому же и цена демократичная. Поэтому не слушайте таких спецов, у них обычно ещё процессор видеокарту пытается раскрыть.

Что лучше — MLC или TLC

В общем случае, память MLC имеет преимущества над TLC, основные из которых:

  • Более высокую скорость работы.
  • Более продолжительный срок службы.
  • Меньшее энергопотребление.

Недостаток — более высокая цена MLC по сравнению с TLC.

Однако следует иметь в виду, что речь идёт именно об «общем случае», в реальных устройствах, представленных в продаже вы можете увидеть:

  • Равную скорость работы (при прочих равных параметрах) для SSD с памятью TLC и MLC, подключаемых по интерфейсу SATA-3. Более того, отдельные накопители на базе памяти TLC с интерфейсом PCI-E NVMe иногда могут быть быстрее сходных по цене накопителей с памятью PCI-E MLC (однако, если говорить о «топовых», самых дорогих и быстрых SSD, в них всё-таки обычно используется память MLC, но тоже не всегда).
  • Большие гарантийные сроки службы (TBW) для памяти TLC одного производителя (или одной линейки накопителей) по сравнению с памятью MLC другого производителя (или другой линейки SSD).
  • Аналогично с энергопотреблением — например, накопитель SATA-3 с памятью TLC может потреблять в десять раз меньше энергии, чем накопитель PCI-E с памятью MLC. Более того, для одного типа памяти и одного интерфейса подключения разница в электропотреблении также очень сильно отличается в зависимости от конкретного накопителя.

И это не все параметры: скорость, срок службы и энергопотребление будут также отличаться от «поколения» накопителя (более новые, как правило, более совершенны: в настоящее время SSD продолжают развиваться и совершенствоваться), его общего объема и количества свободного места при использовании и даже температурного режима при использовании (для быстрых NVMe накопителей).

В итоге, строгий и точный вердикт о том, что MLC лучше TLC вынести нельзя — например, приобретя более емкий и новый SSD с TLC и лучшим набором характеристик, вы можете выиграть по всем параметрам по сравнению с приобретением накопителя с MLC по аналогичной цене, т.е. следует учитывать все параметры, а начинать анализ с доступного бюджета на покупку (например, если говорить при бюджете до 10000 рублей, обычно накопители с TLC памятью будут предпочтительнее MLC как для SATA, так и для PCI-E устройств).

Определение памяти SSD

Далее, определив контроллер, и если он является одним из трех представленных, скачайте пакет с утилитой и распакуйте его. Для удобства, в дальнейшем лучше это сделать в корневой директории любого вашего диска:

Запуск через проводник Windows (вывод информации только в ТХТ файл)

Распакуйте файлы в папку и мышкой запустите требуемый файл от администратора. В нашем случае диск построен на базе контроллера Silicon Motion и запускной файл «smi_flash_id_ata.exe», для подключенных к SATA устройствам.

Запуск через консоль (вывод информации на экран + в ТХТ файл)

Распаковав вы увидите несколько файлов, они будут запускаться из консоли. Запустите консоль с правами администратора. Она лежит в пуск > служебные > командная строка.

Перейдите в консоли в нужную папку. Например, если папка с утилитой у вас лежит в корне диска «C», то наберите команду (без кавычек) «cd C:smi_flash_id» далее, оказавшись в папке, запускаете нужный файл командой по имени файла, то есть, просто «smi_flash_id_ata.exe».

Если вы «глубоко зарыли» файлы, которые скачали, вы также можете просто скопировать путь к папке, в консоли ввести «cd» и через пробел вставить путь ctrl+v.

Запустив утилиту, вы увидите, как она показывает разные номера дисков, напишите цифру вашего диска и нажмите ввод.

Утилита выводит в окне (также записывает в текстовый файл в своей директории) всю необходимую информацию. Нас, прежде всего, интересует, что она говорит прямым текстом, например, чипы Micron MLC с плотностью 256 Гбит. Именно для этого диска, как раз была заявлена память класса TLC.

Вы также можете дополнительно проверить память TLC или MLC записью крупного файла, особенно, если ваш диск имеет объем 120 – 240 Гбайт. Возьмите файл

в 20 — 30 ГБ, и скиньте его на этот диск (файл должен быть один, не папка с кучей разносортных файлов). Посмотрите, что будет со скоростью через какое-то время.

Скорее всего, если диск оборудован MLC памятью, то скорость записи будет примерно равной. Если диск с TLC памятью, то через какое-то время записи он сильно провалится в ее скорости, которая уже не вернется к прежним значениям.

Типы памяти в SSD-дисках SLC, MLC, TLC и QLC

Попробуйте, ради интереса, спросить у продавцов-консультантов что скрывается за странными словами SLC, MLC, TLC или QLC в обозначении типов памяти SSD дисков и стоит ли вообще на это обращать внимание при покупке диска? И если стоит, то какой тип лучше? А я вот видел ещё красивые надписи V-NAND и 3D NAND и там вроде тоже что-то говорилось о памяти.

Читать еще:  Установка обновления kb2999226

Для начала разберёмся с самим термином «NAND». Так называется вообще вся флешах-память, применяемая не только в твердотельных накопителях, но и флешках. NAND — это сокращение от Not AND (логическое «Не-И»). Если не вдаваться в технические подробности, то можно представить эти элементы как маленькие блоки из которых строится флеш-память и в этом все накопители схожи.

А вот технологии хранения информации в памяти могут существенно различаться. Вполне логичным кажется, что каждая ячейка должна хранить один бит информации и это у нас флеш-память типа SLC (Single-level Cell).

Накопители, построенные на памяти SLC являются самыми живучими (число циклов перезаписи каждой ячейки может достигать 100 000 раз и выше), но выходят слишком дорогим удовольствием и для домашнего применения их приобретение не оправдано.

Технологии MLC (eMLC), TLC или QLC хранят более одного бита в каждой ячейке памяти, что не лучшим образом сказывается на показателях живучести. Так, MLC (Multi-level Cell) хранит 2 бита информации в ячейке, у TLC (Three Level Cell) будет уже 3 бита, а накопители с памятью QLC (Quad-Level Cell), располагают 4-мя битами в одной ячейке памяти. Иногда можно встретить обозначение 3-bit MLC или MLC-3, но стоит понимать, что на самом деле, так обозначили память TLC.

Стоит понимать, что каждый дополнительный бит существенно снижает количество циклов чтения-записи ячейки памяти и скорость работы SSD. Так, для MLC этот показатель уже около 10 000 циклов, у TLC — 3 000, а QLC всего порядка 1 000. Есть ещё eMLC (Enterprise Multi Level Cell), где число циклов перезаписи увеличено до 30 000.

Что такое V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND

Если с типами памяти всё стало более-менее понятнее, то что за обозначения V-NAND, 3D-NAND или QLC 3D NAND, которые встречаются в описаниях SSD накопителей, особенно известных брендов.

Для удешевления производства и улучшения характеристик производительности и срока службы, ячейки флеш-памяти на чипе стали размещать в несколько слоёв. Эти технологии получили названия V-NAND, 3D NAND или QLC 3D NAND. Остальную память, в чипах которой ячейки размещаются в одном слое называют «плоской» (planar).

Интересно, что Samsung предпочитает указывать именно технологию производства V-NAND, а не тип используемой памяти, создав для этих целей собственные линейки EVO и PRO, где применяется TLC и MLC соотвественно. Кроме того, Samsung заявляет что их чипы памяти, произведённые по технологии V-NAND TLC по всем характеристикам уделывают обычные planar MLC.

Память MLC NAND: асинхронная ONFi 1.0 против синхронной ONFi 2.х

Несмотря на то, что память с пропускной способностью до 200MB/s выпускается уже какое-то время, Intel и Micron не спешат отказываться от выпуска более старой и медленной памяти. Дело в том, что она дешевле, и это позволяет производителям SSD позиционировать накопители в разные сегменты рынка.

Давайте возьмем для примера спецификации двух твердотельных накопителей Corsair в том виде, как они опубликованы на сайте.

Все числовые показатели у них практически идентичны, разве что первый на йоту побыстрее и потребляет побольше энергии. На сайте не указано, но у этих накопителей еще и одинаковый контроллер SandForce-2281 (на что также намекает емкость 120 Гб).

В обоих накопителях установлена память Intel-Micron 25nm MLC NAND. Но в таблице выделено главное отличие: у первого накопителя эта память синхронная, а второго – aсинхронная!

Несмотря на минимальное различие в паспортных характеристиках быстродействия, накопитель с синхронной памятью превосходит коллегу почти во всех аспектах бенчмарков (в таблице по ссылке не отображается название Force GT, но это он).

Как видите, производители не выставляют напоказ ключевые отличия между линейками накопителей, однако это можно понять по цене. SSD с асинхронной памятью продаются немного дешевле, поскольку ее стоимость ниже, чем у синхронной. Зачастую индикатором может служить маркетинговое позиционирование на сайте (более производительные накопители стоят выше в списке).

В серии Vertex 4 используется синхронная память Intel Micron 25nm MLC, а в Agility 4 — асинхронная.

Как устроен SSD — SLC, MLC и другие технологии

Но, вначале, давайте немного разберемся в основных понятиях — что такое SSD-накопитель, как он устроен и в чем отличие его ключевых технологий (SLC, TLC, MLC, eMLC). Основными составляющими элементами твердотельного диска являются модули флэш-памяти — в современных моделях накопителей наиболее распространена память типа NAND или 3D NAND. За управление процессом записи/чтения, а также за общее взаимодействие с вычислительной системой отвечает специальный контроллер (микросхема с установленным программным обеспечением — «прошивкой»), который также имеется на диске.

Модули флеш-памяти являются тем, что определяет характеристики диска в первую очередь. В общих чертах NAND состоит из огромного числа ячеек, каждая из которых может хранить информацию. В основе ячеек памяти лежат управляемые транзисторы с плавающим затвором, которые контролируются путем подачи на них электрического заряда — за счет этого обеспечивается запись или удаление данных.

При этом в каждой ячейке может быть записано от 1 до 4 бит информации, в зависимости от используемой технологии. Так, если соотношение 1 к 1, то речь идет о SLC (Single Level Cell). Технология MLC (Multi Level Cell) позволяет хранить в ячейке 2 или 3 бита. В последнем случае речь идет о TLC (Triple Level Cell) которая суть — разновидность MLC. Недавно на рынок вышла память QLC (quad Level Cell), допускающая хранение 4 бит на ячейку. Отметим, что в корпоративных системах хранения обычно используют SLC, остальные разновидности накопителей относятся к разряду пользовательских. В то же время, память типа SLC обладая высочайшей скоростью и надежностью, оказывается самой дорогой в производстве и обладает наименьшей емкостью.

Читать еще:  Запуск винды с флешки без установки

Компромиссным вариантом является технология eMLC (enterprise MLC) которая некоторым образом совмещает емкость MLC с надежностью и скоростью SLC, хотя, в прямом сравнении она проигрывает каждому «чистому» типу накопителей, по основным характеристикам.

Для наглядности возьмем такой важный показатель SSD-диска как количество циклов чтения/записи. В среднем для ячейки SLC-накопителя он составляет примерно 100 тыс., для eMLC — 20-30 тыс., а в случае любых вариантов MLC — около 10 тыс.

В какой-то момент технология NAND уперлась в технологический предел производственного процесса — создавать ячейки размером менее 14 нм оказалось проблематично. Из положения вышли путем создания многослойных модулей памяти, где ячейки расположены в несколько (до 96) уровней. Такие накопители получили название 3D NAND. Отметим также, что в 2015 году компания Intel представила технологию флеш-памяти 3D XPoint, но она пока что не получила широкого распространения — первые коммерческие образцы поступили на рынок в 2017-м.

Еще одной важной характеристикой твердотельного накопителя является тип интерфейса, определяющий способ его взаимодействия с вычислительной системой. Сегодня используются два типа подключения — SATA (или SAS) SSD и NVMe SSD. Первый более медленный и подразумевает подключение накопителя кабелем по интерфейсу SATA (как и магнитный жесткий диск), в свою очередь, модули NVMe Используют подключение через (сам слот может быть различным) PCI Express, что, как правило, обеспечивает существенно более высокую скорость чтения/записи.

Виды памяти для SSD

SLC – исторически первый тип флеш-памяти, применяемый в твердотельных накопителях. Аббревиатура расшифровывается как «Single Level Cell» (одноуровневая ячейка), и, как следует из названия, поддерживает один уровень сигнала. Такой блок лишь записывает логический 0 или 1, в зависимости от положения транзистора, и может содержать только 1 бит информации.

MLC – развитие SLC, расшифруется как «Multi Level Cell», то есть, «ячейка со многими уровнями». Транзистор такой флеш-памяти уже может «помнить» не просто 1 или 0, а несколько уровней сигнала, благодаря чему содержит 2 бита информации. Это позволяет поднять плотность записи при том же техпроцессе вдвое, а значит снизить цену на гигабайт емкости до 2 раз.

TLC или «Triple Level Cell» (три уровня) – логичное продолжение MLC. За счет тонкого управления уровнем заряда ячейки, и повышением чувствительности считывания, один элемент флеш-памяти может хранить в себе 3 бита информации.

QLC – самый новый, на данный момент (2019), вид памяти для SSD. Она расшифровывается как «Quad Level Cell» и, соответственно, способна хранить 4 бита данных в ячейке одновременно. Такая флеш-память – самая доступная, бюджетный диск на терабайт с ней можно найти по цене около $100-120.

Другие термины SSD

Это основные типы флэш-памяти NAND, но вот еще несколько терминов, которые могут Вам помочь:

  • 3D NAND: В какой-то момент производители NAND попытались расположить ячейки памяти NAND ближе друг к другу на плоской поверхности, чтобы уменьшить размер дисков и увеличить емкость. Это работало до определенного момента, но флэш-память начинает терять свою надежность, когда ячейки расположены слишком близко друг к другу. Чтобы обойти это, они поместили ячейки памяти друг на друга, чтобы увеличить емкость. Это обычно называется 3D NAND, а иногда и вертикальным NAND.
  • Технология выравнивания износа: ячейки памяти SSD начинают разрушаться, как только они используются. Чтобы помочь накопителям оставаться в хорошей форме дольше, производители включают технологию износа, которая пытается записывать данные в ячейки памяти как можно более равномерно. Вместо того, чтобы постоянно записывать определенный блок в один раздел диска, он распределяет данные равномерно, поэтому все ячейки заполняются с одинаковой скоростью.
  • Кэш: Каждый SSD имеет кэш, в котором данные кратко хранятся перед их записью на диск. Эти кэши имеют решающее значение для повышения производительности SSD. Как правило, они состоят из SLC или MLC NAND. Когда кэш заполнен, производительность имеет тенденцию к значительному падению — это особенно верно для некоторых TLC и большинства дисков QLC.
  • SATA III: это наиболее распространенный интерфейс жесткого диска и SSD для ПК. В этом контексте «интерфейс» просто означает, как диск подключается к материнской плате. SATA III имеет максимальную пропускную способность 600 мегабайт в секунду.
  • NVMe: этот интерфейс соединяет SSD с материнской платой. Нынешние потребительские накопители NVMe примерно в три раза быстрее, чем SATA III.
  • M.2: Это форм-фактор (физический размер, форма и дизайн) накопителей NVMe. Их часто называют дисками Gumstick, потому что они крошечные и прямоугольные. Они вписываются в специальные слоты на большинстве современных материнских плат.

Теперь Вы хорошо подготовлены к тому, чтобы пойти дальше и выбрать лучший диск для своих нужд.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector