Як вибрати хороший SSD для ноутбука чи комп'ютера?

SSD дисків існує безліч, вони різняться за форм-фактором, інтерфейсом підключення, типом та обсягом пам'яті. Розібратися в цьому різноманітті непросто, але ми спробували підготувати для вас максимально докладний гайд, у якому зібране найважливіше.

Зміст:

• що таке SSD і як він влаштований

• відмінності між накопичувачами для ПК та ноутбуків

• форм-фактори та різниця між ними

• що впливає на пропускну здатність. Інтерфейси

• швидкість читання/запису, як розуміти ці цифри

• конструкція комірок пам'яті. Вартість, ефективність, надійність

• як вибрати потрібний обсяг пам'яті

• додаткові опції

• підсумки

Що таке ssd та як він влаштований?

Solid State Drive (SSD) – твердотільний накопичувач, є друкованою платою, на якій розміщені:

1. Комірки пам'яті.

2. Контролер.

3. DRAM буфер (кеш-пам'ять).

4. Конектор підключення до інтерфейсу.

Контролер керує процесом запису/читання, у буфері зберігаються тимчасові дані (аналог оперативної пам'яті), а в комірки записується постійна інформація. Конектор інтерфейсу дозволяє підключити накопичувач до материнської плати.

На відміну від HDD, в якому інформація записується на обертові магнітні диски в SSD немає деталей, що обертаються чи рухаються. Стільниці пам'яті твердотільного накопичувача є напівпровідниковими кристалами. Відсутність рухомих деталей робить SSD набагато надійнішим, у нього підвищена стійкість до механічних впливів типу струсів чи ударів (котрі можуть вивести з ладу HDD).

Відмінності між накопичувачами для ПК та ноутбуків

В цілому, для ноутбука використовуються компактніші за фізичними розмірами накопичувачі, ніж для ПК (укорочені M.2 і PCIe плати тощо). Також для економії місця в корпусі дуже часто мікросхему SSD розпаюють просто на материнській платі - це звична практика, наприклад, для ноутбуків Apple.

Форм-фактор 2,5” – стандарт для всіх старих ноутбуків, у них передбачена “кишеня” для монтажу накопичувачів HDD та SSD. Також у ноутбуках може бути передбачено слот M.2 або mSATA.

У ПК можна встановити (якщо відповідні роз’єми підтримує материнська плата) M.2, PCI або 2,5” SSD накопичувачі.

Форм-фактори та різниця між ними

Форм-фактори часто плутають з видом конектора, що дозволяють підключитися до якогось з інтерфейсів, іноді тому, що назва у них однакова. Усього є 3 основних типи форм-факторів:

• 2,5”. Цей форм-фактор "перекочував" у нішу SSD з HDD сегменту. 2,5 дюйми, у цьому випадку – були діаметром. За інтерфейсом він може бути Sata III, mSata чи U.2;

• M.2. Схожі на планки оперативної пам'яті, лише конектор орієнтований вертикально (а не горизонтально). Зустрічаються у різних типорозмірах, які записують як 22XX. Тут 22 – ширина плати, а XX – довжина у міліметрах. Усього є 4 типорозміри: 80, 60, 42 і 30 мм. Що менша довжина такої плати, то менше комірок пам'яті на ній можна розташувати. Тому 30-мм моделі рідко можуть мати значний об'єм, оскільки на них міститься всього 1 стільниця пам'яті, контролер і буфер, а комірки мають місткість 256, 512 і, набагато рідше, 1024 Гб (1 ТБ). За інтерфейсом підключення такий форм-фактор може бути: Sata III, PCI або mSata;

• PCIe. Їх ще називають SSD AIC (Add-in Card). Накопичувачі, що зовні схожі на мережеву чи відеокарту. Їх підключають до роз'єму PCI Express. У такого форм-фактора ряд переваг: його простіше охолоджувати, тому що він знаходиться на відстані від гарячих зон материнської плати (але не від відеокарти) і має досить високу пропускну здатність (яка може відрізнятись залежно від слота). Тобто в такому форм-факторі виробляють найшвидші та найпотужніші SSD для стаціонарних ПК. Можливі інтерфейси – PCI Express відповідного покоління.

Що впливає на пропускну здатність. Інтерфейси

На даний момент існує кілька стандартів шин обміну даними PCI 3.0, 4.0, 5.0 та 6.0. Версія PCI – це покоління шини введення/виводу даних для підключення периферійних пристроїв до материнської плати. Логіка тут наступна – материнська плата по шинах PCI комутує всі комплектуючі із процесором, а пропускна здатність передачі даних залежить від кількох факторів:

• покоління (версії) шини передачі даних;

• скільки ліній PCI виділено для конкретного пристрою;

• інтерфейсу підключення до шини PCI*;

• швидкодії контролера пристрою.

* Peripheral component interconnect (PCI) - взаємозв'язок периферійних компонентів (дослівний переклад з англ.)

Покоління шини PCI та кількість виділених ліній

Як видно з таблиці, що “новіше” покоління, то вища пропускна здатність однієї лінії шини PCI. Помноживши цю цифру на кількість ліній, виділених під пристрій, ми отримаємо максимально можливу швидкість передачі між накопичувачем (у нашому випадку) і процесором. У реальних завданнях ця цифра буде набагато меншою через інтерфейс підключення.

Актуальні на сьогодні покоління PCI 3.0 та 4.0. Материнські плати з підтримкою PCI 5.0 з'явилися на ринку лише в березні 2022 і поки що SSD накопичувачів для них дуже мало. PCI 6.0 щойно розроблений, і в "залізі" з'явиться через 2-3 роки.

Интерфейс підключення до шини PCI

Сам накопичувач до шини PCI підключається за допомогою роз'єму, що працює на певному інтерфейсі і він обмежує максимально можливу швидкість передачі даних. Ось найпоширеніші роз’єми для підключення SSD накопичувачів.

• U.2 – професійний роз'єм для підключення швидких NVME SSD накопичувачів. Інтерфейс підтримує “гарячу заміну”, що корисно у будь-яких професійних завданнях;

• mSATA – плоский конектор для компактних плат типу аудіо або Wi-Fi адаптерів. Підтримує SATA III 6 ГБ/сек. SSD накопичувачі з подібним конектором використовують, як правило, у ноутбуках;

• M.2 – інтерфейс підключення, який може підтримувати або Sata III (B-key), або PCI 3.0 або 4.0 (M-key). Якщо конектор у нас B-key – швидкість обмежена пропускною здатністю SATA III (2 лінії PCI 3.0), якщо конектор M-key – доступні 4 лінії PCI 3.0 або 4.0. Тобто роз'єм M-key забезпечує теоретичну швидкість запису у 6 разів більшу, якщо використовувати шину останнього покоління;

• Г-подібний Sata III конектор – зазвичай зустрічається на 2,5” SSD накопичувачах.

NVME – що це таке? 

Часто можна зустріти приписку NVME на SSD накопичувачах з інтерфейсом Sata або M.2 і це може заплутати недосвідченого користувача. Річ у тім, що NVME – це одночасно протокол передачі даних (логіка) та інтерфейс сумісний із усіма актуальними роз'ємами. На офіційному сайті крупного виробника накопичувачів Kingston цей протокол описують так:

NVME – болід Формули 1, Sata III - звичайна легкова машина. Щоб болід міг повністю розкрити свій потенціал – йому потрібна гоночна траса (M.2 PCI 4.0, наприклад). На інтерфейсі Sata III, на ґрунтовій дорозі, він не зможе випередити звичайну легкову машину.

Контролер та буфер обміну даних

Контролер – найважливіший елемент будь-якого SSD накопичувача, що багато в чому визначає його швидкодію та можливості в роботі з файлами. Саме він керує записом та зчитуванням даних, розподіляє їх по комірках пам'яті, взаємодіючи з процесором через шину.

Контролер є мікросхемою з власним процесором, кеш-пам'яттю і прошивкою. Для роботи він використовує DRAM кеш – аналог оперативної пам'яті ПК. Що більший обсяг кеша і що вища його частота – то швидше буде читання і запис файлів.

Не завжди виробники SSD накопичувачів вказують модель контролера в технічних даних. Тому тут варто відзначити лише, що клас контролера приблизно відповідає ціновому сегменту SSD накопичувача. Що дорожчий накопичувач, то досконаліший і новітніший контролер буде в ньому встановлений.

Існує безліч різновидів контролерів і детальний розбір цього питання може зайняти окрему велику статтю. Одні дозволяють швидше копіювати дрібні файли, інші працюють з великими окремими файлами (сирий відеоряд для монтажу), а в серверних SSD використовують контролери розраховані на роботу 24/7. Тому тут ми не акцентуватимемо вашу увагу на конкретних варіантах. Проте при виборі варто подивитися огляди на накопичувач, що вас зацікавив, щоб зрозуміти які плюси і мінуси є у конкретного контролера.

Швидкість читання/запису, як розуміти ці цифри?

Пропускна здатність шини обміну даними PCI та інтерфейсу SSD накопичувача – це цифри, що показують максимально можливу планку швидкодії. Насправді варто орієнтуватися на вказану виробником швидкість читання/запису Мб/сек. Що потрібно знати про неї?

• швидкість запису завжди менша, ніж швидкість читання. Річ у тім, що для запису одного біта інформації потрібно виконати більше обчислень;

• нюанси системи вимірювання швидкості передачі. Наприклад, SATA III має пропускну здатність 6 Гб/сек, що дорівнює 725 Мб/сек або 6125 Мбіт/сек. Багато хто плутає мегабайти з мегабітами, вважаючи що накопичувач з показниками 550/500 Мб/сек видає десяту частину можливостей інтерфейсу;

• максимальна пропускна здатність інтерфейсу недосяжна. Часто можна зустріти опис “на межі пропускної спроможності SATA III інтерфейсу” при цьому швидкість буде, наприклад, самі 550/500 Мб/сек. А ми пам'ятаємо, що 6 Гб/сек = 725 Мб/сек. Тут варто розуміти що будь-які мікросхеми працюють за принципом передачі електричних імпульсів і пропускна здатність еталонна інтерфейсу, вона не враховує опір металу і безліч інших факторів. Тому швидкість читання найшвидших SSD накопичувачів з SATA III інтерфейсом рідко перевищує 560-570 Мб/сек, аналогічно і з більш сучасними інтерфейсами;

• швидкість запису залежить від заповненості SSD. Це твердження є справедливим для більшості моделей, крім серверних рішень або деяких накопичувачів топ-сегменту. При заповненні накопичувача понад 50% швидкість запису знижується на порядок – це пов'язано з логікою роботи контролера. Функція Trimm, що відповідає за запис у частково заповнені осередки пам'яті, повинна спочатку видалити з цільових осередків дані, а потім, послідовно, записати в них інформацію. Всі ці операції займають у 2-5 разів більше часу, ніж запис у порожні комірки. Тому, щоб отримати швидкість запису близьку до максимальної, краще тримати системний накопичувач SSD заповненим менш ніж на 50%.

Конструкція комірок пам'яті. Вартість, ефективність, надійність

Конструкція стільниць пам'яті визначає кілька важливих характеристик SSD-накопичувача: термін служби та кількість циклів перезапису. Обидві ці характеристики пов'язані між собою опосередковано. За однакової кількості циклів перезапису термін служби накопичувача може відрізнятися залежно від інтенсивності експлуатації – що частіше ви переписуєте дані, то швидше скорочується ресурс комірок пам'яті.

Цей ресурс залежить також від типу комірок та їхньої здатності зберігати певні кластери даних. В основі всіх SSD накопичувачів лежить пам'ять типу NAND (що відрізняється певною логікою з'єднання осередків). Ось три основні типи комірок NAND-пам'яті:

MLC пам'ять має значно більший ресурс, але вона й суттєво дорожча. QLC – доступна, проте SSD накопичувачі з таким типом пам'яті краще підійдуть для стереотипних побутових завдань, коли перезапис буде здійснюватись рідко.

TLC пам'ять це не просто "золота середина", а й прямий конкурент MLC у нижній частині топ-сегменту. TLC пам'ять поступово допрацьовують, збільшуючи її ресурс.

V-NAND, 3D NAND, 3D TLC – як розуміти ці позначення?

Будь-який припис на кшталт V (vertical) або 3D до типу пам'яті говорить про те, що комірки розміщені на платі "штабелями" чи шарами. Якщо приписів V або 3D немає – ми маємо справу з одношаровим розміщенням. Технічно використання багатошарової пам'яті здешевлює виробництво чіпів, але дещо ускладнює роботу з осередками (незначною мірою). Тому багатошарова пам'ять залежить від якості контролера, котрий компенсує затримки, що виникають.

Великої різниці між багатошаровою та одношаровою пам'яттю немає – це просто особливості архітектури розміщення мікросхем на платі.

Як можна приблизно визначити ресурс SSD без складних обчислень?

Для початку варто розуміти, як працює пам'ять. Під час зчитування інформації ресурс накопичувача не витрачається. А ось коли ви записуєте інформацію – ресурс зменшується. Коли комірка проходить максимальну кількість циклів, доступ до неї блокується і вона, надалі, буде доступною лише читання. Тобто дані, які є в певному сегменті, ви вже не зможете перезаписати, але доступ до них збережеться. Як наслідок, в будь-якого SSD накопичувача поступово знижується корисна доступна місткість.

TBW (terabytes written – кількість терабайт, які ви можете перезаписати, англ) – найбільш релевантний параметр, за яким можна оцінити “живучість” SSD накопичувача. Він вказує, скільки циклів перезапису ви можете здійснити, перш ніж корисний обсяг накопичувача зменшитися. Ось найпростіша формула, за якою ви можете порахувати максимальну кількість циклів повного перезапису:

TBW/X = Y

Де TBW – заявлений ресурс, X – базова місткість накопичувача, а Y – кількість можливих циклів перезапису.

Наприклад, дано: SSD накопичувач з обсягом 1 Tб і заявленим TBW 450 Тб. Розділивши 450 на 1, отримаємо 450 циклів перезапису. Щоб вичерпати цей ресурс (за  гарантії 36 місяців), вам доведеться щодня перезаписувати ~420 Гб інформації. Стандартний фільм FullHD займає близько 8-12 Гб, а сучасна гра - близько 100-150 Гб (ігри мало хто встановлює їх щоденно). Природно, вичерпати такий ресурс за звичних сценаріїв використання практично нереально, а ось тим, хто монтує відео чи створює серверні сховища цього ресурсу, може і не вистачати.

Як вибрати потрібний обсяг пам'яті?

Дуже просто – виходячи із завдань. Приблизно підрахуйте який обсяг пам'яті вам знадобиться для ваших ігор, софту, операційної системи і скільки знадобиться під файлосховище. Після цього помножте отриману цифру на два і орієнтуйтеся на такий обсяг. Таким чином ви можете уникнути зниження швидкості запису через заповнення накопичувача.

Додаткові опції

• швидкі сучасні накопичувачі типу M.2 та PCIe вимагають додаткового охолодження. Якщо в комплекті є радіатор, це завжди добре;

• сервісне ПЗ. Більшість виробників безкоштовно надають утиліти, що відстежують стан SSD накопичувача. Логи з такого ПЗ можуть стати речовим доказом для звернення до гарантійного сервісу.

Підсумки

SSD накопичувачі, відносносно відеокарт або процесорів, досить прості комплектуючі. Але, як можна бачити, нюансів вибору однаково багато.

• форм-фактор. Це перше, що необхідно врахувати, оскільки інакше ви не зможете підключити його до материнської плати;

• швидкість читання/запису під ваші завдання. Буде важлива для професійних завдань, або сучасних вимогливих ігор;

• Тип пам'яті. Врахуйте інтенсивність використання, якщо часто і у великих обсягах перезаписуєте дані – є сенс купувати MLC. Якщо ні – вибирайте між QLC та TLC.

Якщо ви досі маєте сумніви щодо вибору – подивіться наш топ SSD в кількох популярних сегментах.