Сам ты винчестер! разбираемся в конструкции ssd

Январь 24, 2018

intellcity

Здравствуй, Гиктаймс! , пока твердотельные накопители не перещеголяют HDD по ёмкости и соотношению цены, клиенты будут кивать на твёрдые диски и говорить, что «вон в том месте совершенно верно такие же диски раздают существенно дешевле». Исходя из этого, во имя великой борьбы с возрастающей энтропией и просто ликбеза для нужно поболтать о конструктивных изюминках SSD.
Смотрите кроме этого: Звук #28 — Подкаст об экосистеме и аудиотехнике звука

С вами «Звук» – передача для тех, кто живет, трудится, отдыхает и перемещается, слушая любимую музыку либо подкасты. В этом шоу мы говорим несложными словами об технологиях и устройствах, разбираемся с правилами их работы и знакомим вас с экосистемой хорошего звука от А до Я.[Подробнее о подкасте]В 28-м выпуске мы обсуждаем новогодние распродажи и касаемся темы двойного слепого способа, о котором многие писали в комментариях к подкасту «Звук» в русскоязычном iTunes.[ iTunes — RSS — Веб — Аудиофайл ]Будем рады заметить предложения и ваши вопросы по темам для дискуссии в 2016-м.

В то время, когда явления либо предметы прогрессируют, принято вычислять, что они становятся сложнее. Уж в компьютерной индустрии — так точно. Пользователям такие истины являются в виде «теорий заговора», дескать, все устройства сейчас выходят из строя через день после гарантии.

Энтузиасты, кстати, в таких причитаниях также не отстают и сетуют, что новые разработки уже не починишь посредством паяльника и скотча, и подозрения лишь усугубляются с каждым годом. К слову, подобный путь уже прошла автомобильная индустрия.Но с SSD история сложилась в противном случае — они не стали следующим этапом эволюции накопителей прошлого типа, а вышли в открытую продажу, в то время, когда твёрдые диски уже были, мягко говоря, не новшеством.

Десятилетия подряд считывающая головка в HDD носится себе над ферромагнитным слоем и считывает данные с дорожек на «блинах». Само собой разумеется, с годами механика усложнилась и сейчас эта самая головка трудится кроме того не в вакууме, а в гелии, но согласитесь — это всего лишь обновленные декорации к ветхой пьесе.С твердотельными накопителями же обстановка обстоит несложнее и сложнее в один момент. Их кроме того прошлыми «мерялками» не измерить.

Раньше производительность твёрдых дисков возможно было определять «на глазок» по скорости вращения шпинделя (любой пионер знает, что 7200 об/мин при других равных круче, чем 5400 об/мин) и количеству кэш-памяти. Но «патефонный» принцип считывания информации уходит в историю, а на его место пришла разномастная флэш-память, масса людей производителей контроллеров, причём любой со своим модельным рядом, и всё это при всё том же буфере памяти да с новыми сокращениями IOPS, TBW, DWPD и других неизвестных словах.

А ведь всё это — кроме того не маркетинговые термины-пустышки, а серьёзная информация, которая окажет помощь выбрать SSD, предугадать его срок работы а также заблаговременно угадать скорость новейших моделей. Сейчас мы разберёмся, что осуществляют контроль контроллеры и для чего им нужен кэш, в чём измеряется надёжность SSD и о чём в действительности информируют стандартные сокращения.Контроллер — «заведующий» флэш-памятью в SSDНикто не обожает лишнюю бюрократию, в особенности в компьютерных комплектующих, но с момента собственного изобретения накопителям был крайне важен верный режим работы.

Такую миссию возможно было бы возложить и на «мозги», другими словами, ОС ПК, но несовместимости и конфликты ПО всех достали ещё с незапамятных времён, исходя из этого твёрдые диски общаются с компьютером при помощи интегральной схемы, а на печатной плате SSD зиждятся работник и контроллер его балда — кэш.Схема работы твердотельного накопителя сходна с типовой возней в сетевом супермаркете. Контроллер — это таковой завхоз… ой, простите, администратор магазина.

Командует приемом товаров (файлов), распределяет их складу (запись в ячейки в флэш-памяти), руководит грузчиками, в то время, когда необходимо пополнить торговый зал (чтение из ячеек памяти) либо требует перенести товары на витрины с молочными продуктами на место бытовой химии (функция TRIM).Накопитель Kingston SSDNow V300 — благодарю товарищу SandForce за отечественный радостный апдейт!Контроллеры остаются скромными трудягами без собственной смелой летописи: ну вот не окажется так и расписать их поступательную эволюцию. В случае если копать совсем уж глубоко, микросхемы для того чтобы типа восходят корнями к старенькому Intel 8051 и являются не больно интеллектуальный, но достаточно стремительный и надёжный «мозговой центр» накопителя.

Состоит он из процессора с ядрами ARM/RISC, в повседневной работе находит и исправляет неточности памяти, оперирует данными из буфера (кэша), осуществляет контроль передачу данных на интерфейсы SATA/PCIe, шифрует файлы, в то время, когда это требуется, да ещё умно «размазывает» эти по NAND, дабы ячейки изнашивались равномерно и накопитель прослужил продолжительнее. А курирует все эти хлопотные занятия микропрограмма (firmware), узнаваемая в народе как «firmware».Сейчас в массовых SSD контроллеры применяют строго параллельное подключение к памяти.

По причине того, что один-единственный грузчик Вася не будет успевать делать задачи администратора так скоро, как от него требуется. Однако с распределением обязанностей между коллективом грузчиков работа завертится в должном темпе. Сейчас вы осознаёте преимущества многоканального подключения NAND для операций при громадной глубине очереди.Производителей контроллеров сейчас много (SandForce, Phison, Marvell, Indilinx, LAMD, MDX, Intel, Silicon Motion), но отличаются между собой далеко не кардинальным образом.

Отличие обнаруживается на уровне бизнес-подхода. К примеру, SandForce и Phison отпускают производителям SSD контроллеры «под ключ» — с софтом и прошивкой для обслуживания. Остальные производители реализовывают контроллеры дешевле, но при большей доле самообслуживания производителями. Либо же не реализовывают их по большому счету и оставляют для собственных продуктов — так поступают, например, Intel и Samsung.За годы широкого применения SSD на свет показались воистину «меметичные» модели контроллеров.

Одним из таких представителей считается SandForce SF-2281 — суперзвезда индустрии SSD, которая, как и многие отечественные кумиры, не сподобилась своевременно уйти и стать классикой. Пара лет тому назад, в то время, когда эта модель отправилась в серию, производители SSD расхватывали её огромными тиражами.

Всё вследствие того что кроме пресловутого «сервиса с людской лицом» LSI SandForce включил в собственный контроллер весьма увлекательную фичу — сжатие данных.Контроллер SandForce SF-2281 обходился без отдельной кэш-памяти, а вот современные Phison с ней взаимодействуют обязательноВ отличие от твёрдых дисков, где расположение файлов в памяти зависит от файловой совокупности, в SSD файлы складируются блоками в том направлении, по наитию контроллера. И в этом нет ничего зазорного — хорошее вино не делается хуже, в случае если его наливают не из таковой сказочно прекрасной бочки, как в рекламном буклете.

Но, в случае если для последовательных операций распределение файлов уже выполнено оптимальным образом, то перемещение/копирование пачки небольших файлов — работа хлопотная (огромное количество однотипных операций) и трудозатратная. Учитывая, что самые мелкие файлы в рутине ОС либо являются часть программ, либо являются документами , LSI научила контроллеры SF-2281 сжимать такие файлы и за счёт этого хорошо повышать скорость работы.Помимо этого, 2281-й был неповторим из-за отсутствия отдельной кэш-памяти на повседневные потребности — все операции выполнялись в рамках служебной памяти контроллера.

По долговечности цены/и соотношению производительности такие накопители «рулили» продолжительно, но сейчас к таковой модели сформировалось отношение, как к Windows XP (в смысле, что хорошие были времена, но кто прошлое помянет…), исходя из этого все новые накопители Kingston неспешно переехали на аппаратную платформу Phison. Производительность на базе таких моделей зависит от класса накопителя, но 8-канальные четырёхъядерные чипы «едут» в полной мере в духе времени, способны распознавать «пустопорожние» (с громадным числом безлюдных блоков, в противном случае говоря, нулей) разрешённых и работать с ними стремительнее, а основное — не допускают деградации скорости накопителя и трудятся надёжно.

Блок-схема 4-ядерного контроллера Phison PS3110-S10 в новых накопителях KingstonТакие качества отечественной компании постоянно импонировали, тем более, что все мы следили за накопителем от известного производителя смартфонов, в котором из-за ленивой «сборки мусора» скорость работы проседала до анекдотичных размеров. Но, в отечественной топ-модели HyperX Predator употребляется контроллер Marvell 88SS9293 — во флагманских накопителях возможность «слепить под себя» прошивку дорогого стоит.Чем занят буфер памяти (кэш)Без буфера памяти сейчас не обходятся кроме того скромные по количеству SSDВерный помощник и подмастерье контроллера.

Не увеличивает скорость работы накопителя сам по себе, но оказывает помощь в рутинных задачах. К примеру, когда ОС даёт команду стереть/поменять файлы на накопителе, в SSD начинается следующее трюкачество:1. Блок, что необходимо поменять, отправляется в кэш-память и в том месте видеоизменяется, как и просила «операционка»;2.

Исходные данные в микросхеме NAND отправляются на удаление, контроллер присматривает данным из буфера новое расположение исходя из износа ячеек;3. Кэш переписывает модифицированные эти на новое место.В данный же самый кэш иногда кочуют таблицы со служебной информацией о состоянии NAND и ячейках, каковые износились совсем.

В общем, задачи «подай-принеси» и «дай старшему на блок-схему посмотреть» данный компонент SSD делает исправно.Ехал IOPS через TBW, видит — DWPDКогда новый SSD лишь попадает на рынок, составить чувство о его надёжности и скорости до выхода тематических обзоров получается не всегда. Раньше (а кто-то и до сих пор) компании боролись с недостатком информации эпитетами «немыслимый, потрясающий, беспрецедентно технологичный накопитель для взыскательных клиентов», но вывешивать лапшу на уши гикам сейчас угрожает, исходя из этого на помощь приходят конкретные термины и сухие цифры.IOPS (input/output operations per second) либо «количество операций ввода/вывода в секунду» — количество блоков, каковые успевают принимать во внимание либо записаться за сами видите какой временной отрезок.

Вычисляются IOPS элементарно: делим скорость считывания на размер блока. В случае если файл количеством 10 Кбайт считывается со скоростью 1000 Кбайт/с, значит производительность накопителя в этом конкретном режиме работы равна 100 IOPS.Iometer — уже немолодая, но проверенная временем утилита для замера IOPSВо избежание разногласий такие показания сейчас принято снимать посредством программы Iometer, а современные накопители Kingston, для справки, выжимают (чтение/запись файлов весом 4 Кбайт) порядка 95000/26000 IOPS при с недорогими моделями и 160000/130000 при с флагманским HyperX Predator.Понятное дело, что большими блоками данных SSD оперирует существенно стремительнее, чем небольшими, исходя из этого производители показывают предельное число IOPS для случайных и последовательных операций.

Относиться к таким данным направляться так же, как к пометкам «до 100500 Мбит/с на вашем анлимитном тарифе!» у интернет-провайдеров, но за неимением правильных результатов тестов и такая информация об SSD будет нужной.TBW (Total Bytes Written) — количество данных, что возможно записать на SSD, перед тем как он испустит дух. Чем больше цифра (а сейчас таковой показатель показывают аж в петабайтах) — тем надёжнее накопитель и, в большинстве случаев, выше гарантийный срок.

Вдохновляющие цифры греют душу, но необходимо не забывать, что в действительности накопитель износится раньше — через чур очень многое зависит от количества незанятого места, на котором контроллер будет вести собственную бурную деятельность и вести войну с износом ячеек. Кстати, приглашаем всех посмотреть, как ведут себя отечественные накопители при работе «на убой».DWPD (Drive Write Per Day) — забавный измеритель, что показывает, сколько ежедневно возможно всецело перезаписывать накопитель начиная с первого и заканчивая последним днём гарантии.

Словом, вычисление подобно подсчёту образа судьбы по горячо любимым нами социальным квотам, где выход за N-киловатт электричества свидетельствует «ты попал, юноша, плати по двойному/тройному/ещё какому-нибудь тарифу». Вот и клиент комплектующих волен прикинуть, сколько гигабайт он гоняет по накопителю в сутки, а после этого оценить, выработает ли его SSD собственный ресурс до окончания гарантийного обслуживания.Основное — не размер, а умение пользоватьсяМы намеренно не останавливались на провоцирующих зевоту частностях.

По причине того, что цифры чуть выше средних по рынку/неуспехи многих накопителей носили локальный темперамент и по прошествии лет уже не впечатляют. И «пришивать к делу» результаты тестирования отдельных моделей мы кроме этого не начнём — смаковать сборки обработки мусора и нюансы команд отдельными контроллерами нам ещё доведётся в топиках, посвященных тестированию.

Словом, по окончании того, как мы сейчас разобрались с обычной конструкцией современных SSD, самое время вникнуть в неповторимые новшества таких накопителей. Об этом и поболтаем в скором времени.Благодарю за внимание и оставайтесь с Kingston на Гиктаймс! Для получения дополнительной информации о продукции Kingston и HyperX обращайтесь на сайт компании. В выборе собственного набора HyperX окажет помощь страничка с наглядным пособием.Отечественные прошлые посты: