Мы всегда поможем

Жесткие диски на основе стандартной и флэш-памяти подвержены износу с течением времени.  Для стандартных жестких дисков это связано с механическим истиранием, а износ ячеек флэш-памяти обуславливается изменением электрических характеристик. Операции чтения выполняются без каких-либо ограничений. Однако отдельная ячейка флэш-памяти, в зависимости от качества, обеспечивает выполнение операций записи в диапазоне от 3000 (MLC, 25 нм) до 100 000 (SLC).  Встроенная технология S.M.A.R.T. (самотестирование, анализ и диагностическая отчетность) для жестких дисков и твердотельных накопителей позволяет реализовать функции самотестирования и анализа. С помощью специального программного обеспечения технология S.M. A.R.T. обеспечивает анализ полученных показателей для прогнозирования возможных отказов. Впоследствии возможен переход в режим с доступом только для чтения.

Сборка мусора (если поддерживается) — это микропрограммная функция (диспетчер хранения данных), которая обеспечивает автоматическую фильтрацию и очистку хранилища. Данные, которые больше не требуются, удаляются из ячеек памяти до их перезаписи. Освобожденный таким образом объем хранения становится доступным для последующих операций записи данных. Этот процесс фильтрации и очистки позволяет свести к минимуму потребляемый процессом объем памяти для хранения. Это позволяет исключить неэффективное использование выделенного объема памяти и снижение скорости передачи данных. В отличие от функции TRIM, сборка мусора выполняется независимо от операционной системы в автоматическом режиме.

4 КБ — это размер наименьшего стандартного блока, который может считываться или записываться в файловой системе. Показатели тестов с использованием блоков такого размера особенно важны для твердотельных накопителей, которые работают с секторами размером 64 КБ, а не 512 байтов, как в случае с магнитными дисками. Это значит, что рабочая нагрузка на твердотельный накопитель выше, чем у жесткого диска.  Тест с произвольной записью блоков размером 4 КБ позволяет определить время, которое необходимо жесткому диску или твердотельному накопителю для регистрации блока и его вставки в главную файловую таблицу (систему данных). 

Суперконденсатор выступает в качестве временного высоконадежного энергетического буфера. В случае внезапного отключения питания привода он позволяет завершить его работу без потери данных. Применение суперконденсаторов позволяет снизить вес и продлить срок службы накопителей.

Количество операций ввода-вывода в секунду определяет показатели активности накопителя. Эта величина показывает, сколько запросов на ввод и вывод информации способны обработать твердотельный накопитель и его контроллер. Чем выше это значение, тем больше скорость и емкость твердотельного накопителя.

Частота появления некорректируемых ошибок по битам определяет частоту возникновения ошибок чтения данных при работе твердотельного накопителя. Для жестких дисков эта величина составляет около 1 ошибки на 1016 считанных битов. Поскольку для твердотельных накопителей скорость передачи данных значительно превышает 250 МБ/с, частота появления некорректируемых ошибок по битам должна быть достаточно высокой (более 1017), чтобы гарантировать необходимый уровень надежности.  В связи с этим для твердотельных накопителей требуется сложная система корректировки кодов ошибок. Это значит, что контроллер твердотельного накопителя должен обеспечивать достаточную гибкость для обработки сложных алгоритмов корректировки кодов ошибок.  

Управление поврежденными блоками для твердотельных накопителей осуществляется посредством переноса данных из поврежденных блоков (ячеек) в исправные. После этого поврежденные ячейки исключаются из объема, доступного для хранения данных, и вместо них используются новые ячейки. Таким образом, в процессе эксплуатации емкость твердотельного накопителя уменьшается, однако безопасность данных и скорость их передачи остаются на прежнем уровне.

Чем больше удаляется или перезаписывается файлов, тем чаще происходит обращение к стандартному твердотельному накопителю в процессе сохранения файлов. Это связано с тем, что операция, выполняемая на магнитном жестком диске в 1 этап, на твердотельном накопителе требует 2 этапов. При удалении файла с твердотельного накопителя через операционную систему удаляется только соответствующая ему запись в каталоге. Сам файл при этом по-прежнему хранится в нескольких ячейках памяти на накопителе. С течением времени категории на твердотельном накопителе заполняются данными, которые фактически были удалены. Прежде чем перезаписывать данные, твердотельный накопитель требуется очистить, что несколько снижает скорость записи. Команда TRIM позволяет предотвратить это.

Производительность твердотельного накопителя зависит от используемого контроллера. Во всем мире насчитывается не так уж и много изготовителей контроллеров. Наибольшее распространение нашли контроллеры производства Intel, Jmicron, Indilinx, Samsung и Sandforce. В среднем ценовом сегменте наиболее популярны контроллеры Indilinx («Barefoot» и «Amigos»). Среди более дорогих решений часто применяются контроллеры Sandforce («SF1200», «SF1500»). 

Технологии многоуровневых (MLC) и одноуровневых (SLC) ячеек — это две разновидности ячеек хранения или, говоря в общем, флэш-памяти NAND. 
Технология SLC предусматривает хранение строго одного бита в одной ячейке. Решения на ее основе более дорогостоящие и менее энергоемкие.
Скорость передачи данных в них немного выше, и в целом они демонстрируют большую надежность по сравнению с решениями на основе технологии MLC. 

Технология MLC предусматривает хранение нескольких битов в одной ячейке. Соответственно, основным ее преимуществом является более высокая плотность хранения данных. Благодаря этому при одной и той же площади поверхности микросхемы такие решения позволяют хранить в два и более раз больше информации по сравнению с решениями на основе одноуровневых ячеек. В частности, твердотельные накопители такого типа значительно дешевле решений на основе SLC, поскольку требуемая площадь поверхности микросхемы является одним из важнейших факторов, определяющих производственные затраты.
 

Современные твердотельные накопители значительно превосходят по скорости широко распространенный интерфейс SATA-II с пропускной способностью до 300 МБ/с. Этого удалось достичь благодаря реализации решений RAID на базе интерфейса PCI-Express. В такой конфигурации несколько твердотельных компонентов совместно с контроллером RAID размещаются на одной плате PCI-E-x4 или 8x, что позволяет добиться скорости передачи данных до 1,4 ГБ/с.  На сегодняшний день все шире применяется технология SATA III, которая обеспечивает скорость передачи данных до 550 МБ/с.

Основные преимущества твердотельных накопителей по сравнению со стандартными жесткими дисками: механическая надежность, очень быстрый доступ к данным, меньший вес, низкое энергопотребление и, соответственно, меньшие теплопотери, что особенно важно для ноутбуков, поскольку позволяет увеличить срок их работы от батареи.

Твердотельные накопители (или SSD) используют технологию хранения на основе флэш-памяти и в долгосрочной перспективе станут заменой стандартным жестким дискам. Аббревиатура SSD расшифровывается как «Solid State Disk» или «Solid State Drive» (твердотельный диск или накопитель).