Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия

Петросян И.Э.

Преподаватель информатики ГБОУ СПО ПК №18 «Митино», аспирант АПК и ППРО, Москва

Использование твердотельных накопителей

Вслед за успехами в разработке многоядерных CPU и скачкообразным развитием GPU, пришло время кардинальных изменений в подсистеме хранения данных. Именно благодаря твердотельным накопителям пришло понимание того, что проблемным в ПК зачастую является не ЦП или объем RAM, а именно скорость дисковой подсистемы.

SSD (Solid State Drive) или твердотельный накопитель – устройство для постоянного хранения данных с использованием твердотельной (флэш) памяти. Актуальность применения устройства довольно широка, SSD может логически эмулировать обычный жёсткий диск (HDD) или применяться вместо него.

Традиционный HDD (Hard Disk Drive, жесткий диск) это механизм с вращающимся на высоких оборотах двигателем, магнитными пластинами и считывающими/записывающими информацию головками. В свою очередь, SSD состоят из чипов флэш-памяти и не обладают какими либо движущимися частями, что выгодно отличает их от HDD.

Оригинальный термин «твердотельный», пришедший из физики твёрдого тела, подразумевал использование полупроводниковых устройств вместо электронно-лучевых ламп, но в настоящее время он применяется также для того, чтобы отличать целиком полупроводниковые устройства от электромеханических, которыми являются «обычные» жёсткие диски.

Первые твердотельные накопители, использующие флэш-память, появились в 1995 году и изначально были ориентированы на применение в военной и аэрокосмической технике, где исключительно высокая стоимость подобных устройств в расчёте единицу объема хранимых данных компенсировалась высокой надёжностью и уникальной способностью функционировать в условиях экстремальных температур, вибраций и перегрузок.

Основой SSD является микросхема контроллера, которая в первую очередь определяет такие ключевые характеристики SSD как внешний интерфейс, быстродействие и энергопотребление. В настоящее время все применяемые контроллеры можно условно разделить на несколько групп:

· формально устаревшие, модели с внешним интерфейсом SATA-II;

· SandForce 1200 – популярный контроллер, использующий сжатие данных.

· более современные контроллеры с интерфейсом SATA 6Gb/s: •JMicron JMF66x – по быстродействию уступает многим контроллерам c SATA-II интерфейсом, используется в бюджетных SSD.

Повсеместное применение SSD накопителей в современных условиях происходит по нескольким причинам. Во-первых, цены на современные SSD стали гораздо ниже, по сравнению с первыми серийными SSD. Во-вторых, твердотельные накопители выпускаются во всех форм-факторах, присущих жестким дискам. В третьих, любой HDD можно заменить на SSD – необходимо только, чтобы совпадал интерфейс подключения накопителя. Последняя причина, быстрого внедрения SSD на рынок компьютерной техники, при замене HDD на SSD, отсутствие изменений при форматировании, делении на разделы, установки и переустановки операционной системы.

В настольных компьютерах и некоторых ноутбуках SSD применяют в качестве накопителя для операционной системы и критичных к скорости работы накопителя приложений, а дополнительный жесткий диск большого объема используют в качестве хранилища. Такая схема позволяет создать недорогую, но быструю дисковую подсистему.

В результате анализа литературы, можно выделить ряд преимуществ SSD над HDD. Это более быстрый запуск от включения до перехода в рабочее состояние, поскольку не требуется раскрутка шпинделя. Очень быстрый случайный доступ к данным (особенно для чтения), из-за отсутствия необходимости перемещать блок головок, и, вследствие этого, более быстрые загрузка системы и запуск приложений, поскольку лимитирующим фактором времени выполнения этих операций, как правило, является время поиска данных на диске. Отсутствие шума и более низкое энергопотребление (и следовательно, тепловыделение) для SSD небольших объёмов, твердотельные накопители большой ёмкости таким преимуществом перед жёсткими дисками не обладают. Высокая механическая надёжность – отсутствие движущихся частей полностью устраняет вероятность отказа по причине поломки механики. Лучшая способность переносить экстремальные внешние условия – перегрузки, вибрации, перепады давления и температуры, что, помимо специальных областей применения, очень хорошо для применения в ноутбуках и прочей мобильной электронике. В отличие от жёстких дисков, производительность SSD практически постоянна и одинакова по всему объёму хранения данных. Подобное объясняется постоянным временем доступа поиска и ничтожным влиянием фрагментации на производительность.

Таким образом, благодаря внедрению многоканальных контроллеров и инновациям в структуре самих чипов памяти, SSD стали быстрейшими устройствами с непревзойденной скоростью чтения и записи при потоковых и случайных операциях.

Литература:

1. Орлов С. Наступление SSD // Журнал сетевых решений LAN / Изд. «Открытые системы». – 2010. – № 11. – С. 20-26.

2. SSD (Solid State Drive) или твердотельный накопитель [Электронный ресурс]: Официальный сайт компании НИКС. – М. – 2012. Режим доступа: http://www.nix.ru/support/faq/show_articles.php?number=670&faq_topics=SSD