Как выбрать накопитель SSD для компьютера

Накопитель SSD (Solid State Drive) представляет собой твёрдотельный накопитель, информация в которых хранится на микросхемах.

Ниже дана основная информация по накопителям SSD, что должно помочь понять новичкам на что следует обратить внимание.

Но решение, всё-таки, каждый должен принимать сам, основываясь на своих задачах для этих накопителей.

Плюсы SSD:

• высокая скорость передачи данных (чтения и записи информации), то есть обеспечивается быстрый доступ к данным (что сказывается на игры, программы, запуск компьютера).
• бесшумность.
• компактность.
• меньшее энергопотребление чем HDD.

Минусы SSD:

• уступает HDD по ёмкости и цене.
• у каждого SSD есть ресурс и когда он будет исчерпан, накопитель использовать будет уже нельзя.
• если накопитель SSD выйдет из строя то восстановить хранящуюся на нем информацию практически невозможно. А если возможно, то это будет гораздо труднее чем из HDD и, соответственно, дороже.
• если не пользоваться SSD долгое время, то информация на нём может быть утеряна. В моделях массового сегмента сроки хранения варьируются от полугода до нескольких лет. Но в любом случае никаких гарантий производители на этот счёт не дают, поэтому, хотя бы несколько раз в год дайте поработать своему SSD.
• если SSD полностью заполнен, его производительность может снизиться. Поэтому на накопителе SSD нужно оставлять порядка 15% свободного места, или скорость чтения упадёт.

Если учитывать плюсы и минусы, то накопитель SSD на момент написания статьи в большей степени предназначен для системного диска современных операционных систем, программ или под игры. А вот жёсткие диски HDD лучше использовать для хранения информации.

Ёмкость (объём) накопителя SSD

Ёмкость накопителя SSD - один из самых важных показателей при выборе, которая показывает сколько информации вы можете хранить на вашем накопителе. Ведь нет смысла приобретать тот вариант, которого не хватит для записи нужной вам информации.

Ёмкость измеряется в гигабайтах (ГБ) или терабайтах (ТБ).

Максимальный объём накопителя SSD, на момент написания статьи и если не считать различные варианты для серверов, составлял 8 ТБ. Но производители постоянно увеличивают данные показатели.

И тут может оказаться что купив несколько небольших по объёму SSD окажется выгоднее чем один, но с большой ёмкостью. К тому же есть больше шансов что вы одновременно не потеряете всю нужную информацию, а накопитель окажется надёжнее.

Для личного пользования чаще всего покупают SSD с ёмкостью около 500ГБ-1ТБ (впрочем для операционной системы и "базовых" программ хватит и 128-256 ГБ, но, как по мне, лучше взять немного побольше): этого зачастую хватает для игр, тяжёлых программ, самой операционной системы... И многие файлы в этом случае может придётся хранить на диске HDD, что может понравиться не всем.

Если же вы часто работаете с крупными файлами (например, занимаетесь видеомонтажём) или играете в современные игры лучше всего покупают SSD ёмкостью 2-4 ТБ.

Отдельно хочу обратить ваше внимание на то, что смотря с какой скоростью развиваются технологии то указанной выше ёмкости (особенно если её мало) может перестать хватать довольно быстро... и это более заметно если вы любите играть в игры.

Не забывайте, что фактический объём накопителя меньше заявленного производителем. И то что на SSD не рекомендуется делать записи "под завязку" (надо оставлять около 15%): из-за этого происходит снижение скоростных характеристик.

Форм-фактор накопителя SSD

У накопителей SSD существует много форм факторов с разными габаритами. Но самыми распространёнными на момент написания статьи являются:

• 2,5-дюймовые. По форме они такие же как 2,5" HDD и также подключаются через кабели питания и SATA (SATA III). Обычно такие накопители устанавливаются в системные блоки персональных компьютеров (как обычные, так и мини).
  Плюс 2,5" SSD можно отнести подальше от горячих компонентов (процессора, видеокарты, блока питания), тем самым снизив нагрев и продлив срок службы этого SSD.
• M.2. По форме такие накопители SSD напоминают планки оперативной памяти, то есть без внешнего корпуса. Изначально устанавливались только в ноутбуки, но сейчас широко применяются и в персональных компьютерах. Устанавливаются в соответствующие слоты непосредственно на материнской плате
  Они меньше собирают пыль и меньше мешают циркуляции воздуха.
  Протоколы (интефейс) у накопителей типа M.2 может быть двух видов: SATA или NVMe. И об этом надо узнавать до приобретения M.2, иначе не всякая материнская плата сможет работать с таким накопителем.
  У M.2 SSD ширина составляет 22 мм, а длина бывает от 30 до 110 мм. И эта информация указывается в маркировке. Так M.2 2242 означает ширину 22 мм, а длину 42 мм, а вот M.2 2280 имеет 22 мм в ширину и 80 мм в длину. Поэтому чтобы узнать, какой длины SSD M.2 поддерживает материнская плата (то есть какая подойдёт для вашего компьютера), следует изучить информацию производителя... Бывает даже что можно установить M.2 разной длины.
• mSATA (mini-SATA). Это накопитель SSD формата 2,5, только без большого внешнего корпуса. Этот тип SSD накопителей изготовлен на небольшой плате, однако интерфейс передачи данных остался стандарта SATA. Разъемом mSATA внешне чем-то похож на разъём M.2, но они не взаимозаменяемые (то один не сможет заменить другой).
  Такие SSD обычно устанавливается в ноутбуки. Возможна установка и на персональные материнские платы при наличии соответствующего разъёма.
  Они меньше собирают пыль и меньше мешают циркуляции воздуха.
  

Форм-фактор накопителя SSD нужно рассматривать лишь в рамках места будущей установки SSD.

Интерфейс (разъём) подключения накопителя SSD

Интерфейс включает в себя два аспекта: физическое подключение (разъем) и протоколы (правила взаимодействия).

Разъём SSD

Существует несколько разъёмов подключения SSD, для выбора которого следует руководствоваться наличием разъемов соответствующего типа том оборудовании, куда вы хотите подключать данный накопитель.

У накопителей SSD существует множество вариантов разъёмов. Но самыми популярными, на момент написания статьи, являются

• SATA. Это самый распространенный интерфейс, который есть в большинстве случаев (но не всегда!). Однако разъём SATA не лучший вариант в данном случае, так как будет ограничение скорости работы SSD.
  Есть 3 поколения таких разъёмов, различаются они в основном по пропускной способности, при этом старшая версия SATA будет работать на младшей версии SATA. Сейчас наиболее распространена SATA III - 6 Гбит/с (по факту 600 Мб/с).
  Для работы SSD с разъёмом SATA необходим ещё разъём для подачи питания (он должен быть на блоке питания).
• mSATA. Уменьшенная версия разъёма SATA, позволяющая подключать накопитель непосредственно к материнской плате. Дополнительного питания для него не надо.
  По типу подключения разъем mSATA очень похож на M.2, но несовместим с ним.
  
• M.2. Это компактный разъём и имеющий его накопить SSD подключаются непосредственно к слоту на материнской плате. На данный момент он может обладать самой большой скоростью чтения и записи данных (смотря какой протокол используется, об чём будет написано ниже).
  SSD M.2 могут быть как с SATA интерфейсом, так и с интерфейсом NVMe (об этих протоколах написано ниже)... или и тем и другим. Соответственно и скорость работы у них разная. Поэтому стоит убедиться что ваша материнская плата поддерживает нужный интерфейс прежде чем приобретать накопитель с разъёмом M.2.
  Стоит знать что при подключении M.2 NVMe SSD к бюджетным материнским платам почти всегда отключаются два SATA порта, чья пропускная способность резервируется чипсетом для M.2-накопителя. Это может стать неприятным сюрпризом, если у вас заняты все SATA порты, например, парой SSD и парой жестких дисков, и нужно учитывать этот момент при апгрейде.
  Разъём M.2 имеет 2 модификации, различающиеся расположением ключа - это перемычки в разъёме интерфейса и вырезы на плате M.2, предотвращающие её неправильную установку. Благодаря ключам невозможно подключить плату "вверх ногами" и плату с "неправильным" разъёмом. 
• Ключ "B" (B key) (ширина 6 контактов): вырез на месте 12-19 контактов.
• Ключ "М" (M key) (ширина 5 контактов): вырез на месте 59-66 контактов.
• Ключ "B+M" (универсальная, B&M key). Она имеет сразу 2 ключа и они могут поддерживать и протокол SATA и протокол NVMe, но ограничены скоростью x2 на шине NVMe.
  

Если разъёмы не совпадают, то можно использовать специальные адаптеры или переходники.

Протоколы (правила взаимодействия) SSD

Протоколы (правила взаимодействия) определяют, с какой скоростью будет работать накопитель. 

Существует несколько протоколов SSD, но самыми распространёнными, на момент написания статьи, являются

• SATA. Распространённый протокол, используется в большом количестве накопителей SSD, в том числе и накопителей с разъёмом mSATA.
  Протокол SATA "унаследованный" от жёстких дисков HDD. Несмотря на то, что скорость шины SATA выросла до 16 Гбит/с, почти все коммерческие реализации остаются на уровне 6 Гбит/с.
  Накопитель SSD с SATA вполне хватит для комфортного использования компьютером... правда не для всех игр.
• NVMe. Это протокол для передачи данных между накопителем SSD и материнской платой через порт PCI Express и он был специально разработан для SSD.
  NVMe использует параллельные пути передачи данных с малой задержкой к базовому носителю, что обеспечивает более высокую производительность и меньшие задержки по сравнению с протоколом SATA.
  PCI-E бывает разными
     -  PCI-E 3.0 с двумя линиями передачи данных (PCI-E 3.0 2х) обеспечивает скорость немногим менее 2 Гб/с;
     -  PCI-E 3.0 с четырьмя линиями передачи данных (PCI-E 3.0 4х) может обеспечить скорость максимум 3,9 Гб/с;
     -  PCI-E 4.0 предусматривает 4 линии передачи данных (PCI-E 4.0 4х) и может обеспечить скорость максимум 7,88 Гб/с
     -  PCI-E 5.0 предусматривает 4 линии передачи данных (PCI-E 5.0 4х) и может обеспечить скорость максимум 15.9 ГБ/с
  Но из-за NVMe SSD стоят дороже (правда в последнее время цены по сравнению с SATA SSD стали не сильно отличаться), больше греются и у них, по моему мнению, немного выше риск выйти из строя. Впрочем для производительных задач (игры, 3D-моделирование, видеоредактирование и т.п.) он вполне себя оправдывает. В других случаях, конечно, его также можно использовать, ведь будет немного быстрее загружается компьютер, устанавливаться обновления, запускаться тяжёлые программы, копироваться или переносится файлы и т.п.. Но стоит ли переплачивать?

Хочу отдельно написать, что SSD M.2 могут поддерживать как протокол SATA, так и протокол NVMe. Бывают и M.2, который поддерживаю оба этих протокола.

Если есть желание заменить вашу SSD, то из-за разных интерфейсов стоит убедиться что ваша материнская плата поддерживает нужный интерфейс (бывает без SATA или без NVMe, а может оба имеются) прежде чем приобретать накопитель с разъёмом M.2.

Кэш-память (объём буфера) накопителя SSD

Кэш-память (объём буфера) накопителя SSD - это область, где хранятся данные, которые уже считались с накопителя, но ещё не были переданы для дальнейшей обработки. 

Чем больше объём буфера, тем быстрее накопитель будет работать с временными данными при передаче их в оперативную память и обратно.

Впрочем небольшой кэш можно использоваться если на компьютере нужно открывать или перемещать маленькие файлы в небольшом количестве. В противном случае скорость будет небольшой.

При выборе кэш-памяти для SSD стоит обратить внимание на следующие параметры:

• Тип кэша. На SSD существует несколько типов кэша. Конечно они имеют отличия, но для обычного пользователясильно на это не стоит обращать внимание.
• Кэш DRAM. В качестве области кэша используется отдельная микросхема (чип) DRAM. DRAM-буфер позволяет копировать большие объемы данных с сохранением максимальной скорости. Наличие DRAM-буфера будет актуально для частых и больших объемов записи. В повседневном использовании SSD-накопителя его отсутствие не критично.
  В недорогих контроллерах стоит буфер DDR3 стандарта, в более дорогих - DDR4.
  Однако накопители с DRAM-кэшем обычно стоят дороже других и переплачивать за него не всегда стоит.
  Объем буфера обычно выбирается по правилу 1 МБ на 1 ГБ объема SSD
  
• Кэш SLC. Технология SLC-кэша выделяет часть дискового пространства накопителя SSD, которая используется при записи данных. Пока SLC-кэш не заполнился, накопитель работает на максимальной скорости, а после - скорость падает.
  В SSD кэш встречается статический (в среднем до 8 ГБ) и динамический (до 110 ГБ). Чем больше SLC-кэш, тем лучше.
  Если ваш бюджет ограничен, стоит рассмотреть модели с SLC-кэшем.
• Буфер памяти хоста (HMB). Использует часть памяти компьютера в качестве области кэша для SSD-накопителя, обычно объёмом до 64 МБ.
  У HMB меньшая производительность в сравнении с классическим DRAM-буфером. К тому же такие SSD приводят к большему потреблению оперативной памяти (ОЗУ), что может быть проблемой на бюджетных компьютерах с минимальным объёмом ОЗУ.
• Размер кэша. Теоретически, чем больше, тем лучше. Как правило, поставщики SSD создают кэш объёмом 1-1,5 ГБ на накопителе объёмом 120-128 ГБ, а SSD объёмом 1 ТБ может иметь кэш объёмом почти 100 ГБ. Размер кэша также зависит от скорости работы SSD: чем выше скорость, тем больше должен быть кэш.
• Объём SLC-кэша. Обычно составляет 30-50% от ёмкости накопителя. При этом размер SLC-кэша не является параметром, который производители указывают в характеристиках своих устройств. Узнать его можно из обзоров конкретных моделей в интернете.
  Также при выборе SSD стоит учитывать, что SLC-кэш тем больше, чем больше объём накопителя. Соответственно, у моделей на 500 Гб и 1 Тб объём SLC-кэша будет больше, чем у моделей на 250 Гб и 128 Гб.

Скорость передачи данных в накопителе SSD

Чем больше скорость передачи данных, тем быстрее у вас будут записываться и считываться данные с SSD. Но тут следует знать что указывается максимальная скорость, которая у вас будет ниже. В том числе и в зависимости от конкретного SSD.

Скорость передачи данных (чтения и записи) в SSD зависит от

• интерфейса (и от разъёма и от протокола)
• тип микросхемы памяти
• производительность контроллер
• прошивки

Также стоит знать что на SSD скорость записи файлов может падать в несколько раз. Такое случается при записи больших объёмов данных или когда накопитель уже заполнен.

Количество операций в секунду (IOPS) в накопителе SSD

IOPS (Input/Output Per Second, количество операций ввода/вывода за секунду) - это количество блоков, которое успевает записаться или считаться с устройства в единицу времени. Чем больше IOPS, тем более производительная система.

Для SSD IOPS зависит в основном от алгоритмов прошивки (выполняемой микроконтроллером) и скорости работы интерфейса памяти.

Обращать внимание на IOPS (операции ввода/вывода в секунду) для SSD стоит, когда требуется высокая производительность в случайных операциях. Такие операции наблюдаются в различных сценариях использования, например, во время загрузки операционной системы, служб и программ из списка автозагрузки, гейминга, работы того или иного софта. Чем выше IOPS, тем лучше для многозадачности и работы с множеством мелких файлов

Максимальный ресурс записи (TBW) в накопителе SSD

Максимальный ресурс записи SSD показывает предельный объем перезаписи в терабайтах, до достижения которого SSD гарантированно не выйдет из строя. И при исчерпании заявленного производителем ресурса SSD не обязательно сразу же выйдет из строя: некоторые модели накопителей SSD переносят и двукратное превышение TBW, продолжая работать. А если такой предел достигнут то SSD могут перейти в режим чтения (данные с него считывать будет можно, а вот записать что-то другое нет)... правда не всегда

Для бюджетных моделей TBW составляет 40-60 ТБ. Этого вполне достаточно для работы в качестве системного диска более 5 лет.

Если планируется активная перезапись, то ищите модели с TBW на 150-200 ТБ. Этого хватит для активной перезаписи из-за игр или софта.

Стоит понимать, что TBW это всё-таки иногда выходит из строя раньше заявленного ресурса. Как правило это происходит из-за нескольких причин:

• по мере увеличения срока службы на накопитель записывается всё больше данных, и частота отказов увеличивается.
• при заполнении SSD быстрее изнашивается, что снижает срок его службы и предел TBW.
• способность SSD сохранять данные снижается с повышением температуры.
• использование SSD в RAID: в. RAID-массивах часто происходит запись и перезапись данных, что ускоряет износ накопителя и предел TBW

DWPD в накопителе SSD

DWPD (Drive Writes Per Day - записи диска в день) отражает, сколько раз возможно полностью переписать информацию на SSD до истечения гарантийного срока.

Другими словами DWPD показывает, насколько хорошо накопитель может выдерживать ежедневные рабочие нагрузки, особенно если речь идёт о корпоративных средах и центрах обработки данных.

Например, если SSD имеет показатель DWPD 0,5 , то это означает, что накопитель может полностью перезаписывать весь объём накопителя 0,5 раза в день в течение гарантийного срока. 

Для домашнего применения вполне хватит накопителя SSD с DWPD меньше единицы 1. Если планируется активная работа с софтом или запись больших объемов данных, то стоит искать модели SSD с DWPD больше 1. А для корпоративного сектора обычно используются SSD c DWPD больше 3.

Тип памяти (число бит на ячейку) в накопителе SSD

Можно выделить четкую зависимость: чем больше бит вмещает одна ячейка, тем дешевле стоит накопитель, но и тем он менее быстрый и менее долговечный.

Есть несколько видов записи бит в SSD

• SLC (Single Level Cell) - вмещает 1 бит информации на 1 ячейку памяти. Данный тип памяти появился самой первой и была основной для всех твердотельных накопителей. Но сейчас подобные модели практически не встречаются. Впрочем такие SSD самые надёжные, хоть у них и меньше объём памяти по сравнению с другими типами.
• MLC (Multi-Level Cell) - вмещает 2 бита информации на 1 ячейку памяти. Отличные ресурсные и скоростные показатели, но достаточно высокая цена. Сейчас эту память еще можно найти в высокопроизводительных потребительских решениях.
  Ассортимент накопителей SSD с MLC-памятью небольшой, да и большая часть из них предназначена для корпоративного сектора. Такой накопитель имеет куда больший ресурс, но его есть смысл покупать для специфических задач, таких как видеонаблюдение или другие процессы, которые предусматривают частую запись больших объемов.
• TLC (Triple-Level Cell) - вмещает 3 бита информации на 1 ячейку памяти. Относительно недорогие накопители, но ресурс перезаписи ниже по сравнению с MLC.
  
  Ячейки TLC хоть и имеют меньший ресурс перезаписи, но даже бюджетные накопители на практике в среднем предлагают до 70 ТБ перезаписи. Если накопитель будет использоваться в качестве системного или под игры, то, теоретически, этого хватит на пять лет и более.
  Для компенсации влияния на производительность производители применяют так называемый SLC-кеш, когда ячейки работают в однобитовом режиме, что позволяет в несколько раз увеличивать скорость записи на небольшом объеме.
  Из-за всего этого, насколько я знаю, на момент написания статьи SSD с TLC наиболее распространены по соотношению цена/скорость/надёжность.
• QLC (Quad-Level Cell) - вмещает 4 бита информации на 1 ячейку. Это позволяет производить недорогие накопители большого объема. Однако платой за это становится очень низкая скорость за пределами SLC кеша и низкий уровень надёжности. Из-за этого QLC используется в самых дешёвых накопителях.

Структура памяти накопителя SSD 

Структура памяти оказывает влияние на плотность записи (объем накопителя). Память с разной структурой также отличается по быстродействию и ресурсу записи. 

Существует несколько основных типов структур памяти SSD:

• Planar NAND/2D NAND. Устаревший вариант NAND-памяти с однослойной структурой расположения ячеек.
• 3D NAND/V-NAND. Современный и самый распространённый тип памяти в накопителях SSD, который характеризуется многослойной структурой расположения ячеек памяти. Многослойная память позволила увеличить ёмкость памяти и надёжность накопителя SSD.
  По мере развития технологии количество слоёв наращивалось: в 2014 году появилась память с 32 слоями, в 2016 году - с 64 слоями, в 2018 году - с 96 слоями, а в 2019 году - с 136 слоями. 
• 3D XPOINT. Совместная разработка Intel и Micron, являющаяся более быстрой и более дорогой альтернативой 3D NAND-памяти. Они характеризуются низкими задержками, высокими скоростями чтения на малых очередях запросов и большим числом циклов перезаписи.
  Однако SSD с такой структурой памяти на данный момент довольно дорогие. Поэтому преимущественно они используются для корпоративного сегмента.

Контроллер накопителя SSD

Контроллер SSD выполняет операции чтения и записи (то есть за скорость), отвечает за основные функции накопителя. То есть контроллер отвечает за работу SSD.

Есть разные производители контроллеров. Причём одна и та же модель SSD может иметь разные контроллеры во время своего производства..

На рынок постоянно выходят новые модели контроллеров, поэтому давать какие-то советы сложно.

Обращайте внимание на число каналов. Среднебюджетные SSD обычно имеют 4-канальные контроллеры, а более дорогие устройства: 8 и 16-канальные, что обеспечивает повышенную производительность.

В большинстве случаев выбрать установленный в SSD контроллер нельзя, так как многие бренды не указывают эту информацию в спецификации. Покупатели выясняют начинку только постфактум... или может несильно надеяться на подходящий обзор..

Алгоритм коррекции ошибок (ECC) в накопителя SSD-накопителях

Алгоритм коррекции ошибок используется во всех SSD-накопителях и он позволяет обнаруживать и исправлять подавляющее большинство ошибок, которые могут отрицательно повлиять на данные в ходе их перемещения. 

• Алгоритмы BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) широко используются в SSD-накопителях для коррекции ошибок. BCH применяется в SSD благодаря своей мощной способности к коррекции ошибок. Однако для высокопроизводительного контроллера SSD обычно требуется несколько декодеров BCH, что приводит к значительному увеличению аппаратной сложности.
• Алгоритмы LDPC (Low Density Parity Check) широко используются в коммерческих SSD как потребительского, так и корпоративного класса крупными производителями систем хранения данных. Исправление ошибок с помощью LDPC-кодов требует от контроллера SSD больших вычислительных ресурсов, но и результаты по сравнению с BCH лучше.

Радиатор охлаждения для накопителей SSD

Радиатор охлаждения ставится на SSD форм-фактора M.2 чтобы не угробить это SSD постоянным перегревом и троттлингом (принудительное ограничение быстродействия из-за перегрева). И, в первую очередь, это надо для SSD обладающих интерфейсом NVMe (особенно на шине PCI-E 4.0 и выше): в таких накопителях интенсивность операций выше, чем в SSD с интерфейсом SATA, и нагрев накопителей бывает более значительным... Если, конечно, он так используется.

SSD M.2 могут продаваться без радиатор для снижения стоимости и на случай если на материнской плате уже есть радиатор для слота M.2.

При выборе стоит обращать внимание на следующие моменты:

• так как SSD форм-фактора M.2 обладает разной длиной, то радиатор должен иметь подходящую длину.
• радиатор должен максимально плотно прилегать к поверхности M.2 для эффективного отвода тепла.
• нужно учитывать толщину SSD, чтобы выбрать подходящую высоту радиатора.
• большинство радиаторов рассчитано на односторонние SSD и не подойдёт для двусторонних. Чтобы было понятнее: чёрные прямоугольные чипы могут быть припаяны к накопителю с одной (односторонние) или с обеих (двухсторонние) сторон.
• чем больше на радиаторе выступов, рёбер и других неровностей, тем больше его площадь рассеивания и тем быстрее будет рассеиваться впитанное им тепло.
• сами радиаторы для SSD бывают
  • пассивные: они не имеют вентиляторов или других подвижных частей.
  • активные: они имеют встроенный вентилятор, который нужно подключить к материнской плате или контроллеру внутри корпуса.

Среднее время наработки на отказ (MTBF) для накопителей SSD

Показатель MTBF указывает сколько времени накопитель способен проработать в идеальных условиях. Этот параметр указывается производителем SSD в технических характеристиках.

Стандартный показатель для накопителей SSD 1 000 000 часов. 1 500 000 и даже 2 000 000 часов говорят об особенно высокой надёжности.

Однако стоит учитывать, что MTBF является лишь теоретическим показателем. И в реальности накопитель SSD может выйти из строя раньше.