Преимущества и недостатки SSD-накопителей

Введение
Устройства хранения информации, выполненные по технологии флэш-памяти появились давно. Первый накопитель на основе этой энергонезависимой памяти был представлен фирмой M-Systems еще в 1995 году. Уже через пару лет начались розничные продажи хорошо знакомых нам «флэшек» - накопителей, выполненных по этой технологии и подключаемых к USB-портам ПК.
Носители были очень удобными, однако объемы информации, которые могли быть записаны на них до недавнего времени были сравнительно невелики. Поэтому выпуск твердотельных накопителей, пригодных для использования в качестве основных долговременных запоминающих устройств в ПК начат сравнительно недавно – в 2007 году. Объем таких накопителей, получивших название SSD (Solid-State Drive – твердотельный диск), также был невелик, по сравнению с современными HDD. Он не превышал 8 гигабайт, но на них уже было можно поставить полноценную современную операционную систему и обеспечить ее функционирование на высокой скорости, которую ранее не могли обеспечить чипы флэш-памяти. Сейчас емкость твердотельных дисков значительно увеличилась и они уже пригодны для использования в качестве основных хранилищ данных для ПК и серверов.
Какие же преимущества, а, может быть, недостатки, по сравнению с традиционными HDD, имеют SSD-накопители? На этот вопрос мы постараемся найти ответ в рамках данной статьи.
Фактически, все плюсы-минусы, перечисленные ниже будут происходить от того факта, что твердотельный диск представляет собой запоминающее устройство, у которого отсутствуют движущиеся части. По сути, оно представляет собой очень большую флэшку, выполненную в форм-факторе жесткого диска. Давайте теперь сравним по конкретным характеристикам накопители HDD и SSD.

Скорость чтения и записи
Скорость чтения и записи у SSD значительно превышает таковую у HDD. Твердотельные накопители могут обеспечить передачу данных свыше более 550 Мбайт/с. Традиционные же жёсткие диски могут похвастаться лишь 150 Мбайт/с. Кроме того, когда HDD вынужден активно передвигать считывающую головку между различными файлами (это происходит при записи/чтении множества мелких файлов), то этот показатель падает. Поэтому использование SSD в качестве накопителя, с которого производится запуск операционной системы, намного эффективнее, если сравнивать скорость загрузки.

Механическая надежность.
Это один из главных козырей SSD. Устойчивость твердотельных дисков к механическим повреждениям (ударам и т.п.) значительно выше, чем у HDD.  Тряска и даже резкие удары вряд ли приведут к поломке SSD, в отличие от его собратьев HDD. При падении с высоты письменного стола HDD частенько выходит из строя. SSD такие трюки не страшны.
Не страшны SSD и вибрационные повреждения. Вибрации внутри корпуса современного ПК вполне возможны, даже если он грамотно собран. Они могут быть вызваны многочисленными вентиляторами и даже самими жесткими дисками. В результате этих вибраций могут появляться нечитаемые блоки на поверхности дисков из-за повреждения их считывающими головками. У твердотельных носителей попросту нет считывающих головок и поверхности, которую они могли бы повредить.

Чувствительность к температуре
Чувствительность SSD-носителей к окружающей температуре много ниже, чем у HDD. Благодаря этому, при температурах от -10 C° до +80 C° SSD могут работать безо всякого вреда для себя. У HDD же вероятность отказа при работе в условиях температур ниже 0 C° и выше 40 C° значительно повышается.

Цена
На момент написания статьи цена SSD все еще высока. Даже сравнительно небольшие по объему носители (60 – 120 гигабайт) стоят дороже, чем накопители HDD емкостью свыше терабайта. При увеличении объема  носителей, использующих флэш-память, цена их растет очень ощутимо. При двукратном увеличении объема памяти устройства, примерно на столько же вырастает и цена. Цена за хранение гигабайта информации у SSD весьма велика, превышая таковую у HDD на порядок.

Вибрация и шум
Несмотря на все ухищрения и технологические придумки, HDD продолжают шуметь. Не сильно, но шум и вибрация от них есть, так как движущиеся с большой скоростью детали жесткого диска не могут двигаться абсолютно бесшумно. В SSD нечему шуметь – в нем нет ничего движущегося. По той же причине и вибрации они не создают. Это позволяет использовать такие устройства в малошумных системах.

Ориентация в пространстве
У традиционных HDD есть четко прописанное в условиях эксплуатации ограничение – их работоспособность гарантируется исключительно в горизонтальном или вертикальном положениях. Отклонения диска, по всем нормам, от вертикали или горизонтали не должны составлять более 5 градусов. SSD-накопителям все равно, в каком положении они установлены. Сила тяжести не играет роли в работе их запоминающего устройства. Поэтому накопители на основе флэш-памяти значительно лучше подходят для работы в мобильных устройствах, которые далеко не всегда работают в проектном положении и идеальных условиях.

Выделение тепла
HDD, как и большинство компонентов персональных компьютеров, греются. Это происходит от работы их двигателей, крутящих шпиндель, вращающий диски с магнитными поверхностями и обеспечивающих движение считывающих головок, а также ряда других факторов. За счет отсутствия такого рода приспособлений в SSD, он практически не греется. Как следствие, твердотельный диск не добавляет свою лепту в разогрев атмосферы внутри системного блока. Эта особенность SSD особенно востребована в ноутбуках и другой портативной технике с их тесными корпусами, где перегрев наступает быстрее.

Потребление электроэнергии
Сказать однозначно, что SSD потребляет меньше энергии, чем HDD - было бы некорректно. Все зависит от режима работы накопителей. Например, во время простоя, вращение шпинделя HDD прекращается, точнее, может прекращаться, при условии соответствующих настроек системы. Поэтому в режиме простоя HDD вообще энергии не потребляет, а SSD продолжает ее «тянуть». Однако во время активной работы энергопотребление у HDD больше в разы. Энергопотребление же SSD серьезно возрастает при записи блоков данных (при чтении оно заметно ниже). Что интересно, растет оно (энергопотребление) также вместе с ростом объёма накопителя.
Поэтому при сравнении времени работы автономных устройств (нетбуков и ноутбуков) от аккумуляторных батарей, использование SSD, как правило, дает небольшой прирост. Однако далеко не всегда и его никак нельзя назвать значительным.

Долговечность – циклы записи, надежность контроллера и восстановление данных
Сколько раз можно перезаписывать информацию на жестком диске? Если брать HDD, то довольно много. А вот у SSD эта величина не превышает 10 000 раз, для самых качественных MLC-ячеек флэш-памяти. Для более дорогих SLC-ячеек этот показатель может достигать 100 000 циклов. Процессы записи оптимизируются контроллером твердотельного накопителя, который старается равномерно использовать ячейки, балансируя нагрузку таким образом, чтобы ячейки изнашивались равномерно. Без такой оптимизации этот лимит для ряда ячеек флэш-памяти можно превысить за месяц-другой, получив сбойные ячейки на новом накопителе.
Однако в результате такой оптимизации файлы на SSD получаются разбросанными по всему диску. То есть данные на твердотельных носителях хранятся в чрезвычайно фрагментированном виде… А как же может быть иначе, если контролер руководствуется при записи данных не скоростью записи и чтения, а только равномерным распределением данных по ячейкам? Такая фрагментация файлов не оказывает значимого влияния на скорость поиска информации на SSD, однако приводит к другим, значительно более неприятным последствиям.
Как вы думаете, где хранятся данные о том, в какой ячейке лежат какие данные? И кто эти данные может интерпретировать? Правильно, контроллер! Структура такого рода информации очень сложна, ведь данные в накопителе распределяются по нескольким чипам, а кроме того, чередование ячеек для равномерного износа еще более усложняет ее. Поэтому при сбое в контроллере SSD, возникают весьма закономерные проблемы – вытащить записанные на носитель данные становится почти нереальной задачей.
Наиболее распространенной причиной выхода из строя носителей, использующих флэш-память, является как раз сбой в микропрограмме или же физическое повреждение контроллера (он расположен в большинстве моделей таким образом, что легко может быть поврежден скачком напряжения). Информация, которая находится на твердотельном накопителе, в случае выхода из строя контроллера, превращается в нечитаемый, беспорядочный набор битов информации.
Разумеется, носители HDD тоже частенько выходят из строя. Однако в 90% случаев с них можно восстановить информацию. Разумеется, такие работы, в ряде случаев, стоят как новый HDD, а иногда и чуть больше, но восстановление данных в принципе возможно, и если их стоимость высока, то деньги можно найти. С SSD-носителями такой фокус не пройдет. Утраченная при сбое контроллера информация, часто не подлежит восстановлению вовсе. Есть определенные методики, которые позволяют это сделать, однако для этого приходится полностью эмулировать и воспроизводить работу алгоритма контроллера на дорогостоящем оборудовании, что может вылиться в принципиально иные суммы. Веский минус, не правда ли?

Совместимость с операционными системами
Еще один значимый минус твердотельных накопителей состоит в том, что особенности работы SSD (сравнительно небольшое количество циклов записи) не учтены в ряде актуальных версий операционных систем Windows. Работа под управлением таких систем приводит к преждевременному износу накопителей на базе флэш-памяти. К технологиям, которые значительно сокращают срок эксплуатации твердотельных носителей информации, относятся, в первую очередь, механизмы файлов подкачки (свопинга) и создания многочисленных временных файлов, размещаемых системой на SSD.

Выводы
Как видите, о массовом вытеснении старых HDD новыми высокотехнологичными SDD пока говорить рано. Флэш-память за несколько лет заняла сравнительно небольшую, но важную нишу в мобильных устройствах и ряде специфических систем с высокой производительностью. Следует отметить, что перспективы у этой технологии весьма светлые. Количество предлагаемых носителей информации на базе твердотельных запоминающих устройств будет увеличиваться, на этот счет у меня нет сомнений. Достаточно взглянуть в  сторону многочисленных в последнее время мобильных устройств и повышения спроса на них, чтобы понять, что даже если SSD не выйдет за пределы этого специфического класса гаджетов, то в них его особенности будут востребованы еще очень долго.
Павел Данилов(с)

Лично я пока не готов переходить на SSC. Подождем, осмотримся, цена упадет, вот тогда..)) Для архивов использую стандарт, на 1.5-2,0 Tb и если пересчитать на SSD ((((  Да и подключаю я их не так часто, поэтому .. тьфу-тьфу-тьфу .. но пока HDD!
Кстати, никогда не понимал флешку на 16/32 Gb/ Да за такие деньги можно винт взять, даже переносной, большей емкости.