Как быстро работают SSD?

SSD передают данные в три-четыре раза быстрее, чем стандартные жесткие диски. На практике они достигают скорости чтения свыше 400 Мб/с, при записи — 250 Мб/с. Для сравнения: традиционные HDD (формата 3,5 дюйма) читают и записывают со скоростью около 115 Мб/с, а диски для ноутбуков (формата 2,5 дюйма) только 75 Мб/с.

SSD считывают данные вчетверо быстрее, а записывают вдвое быстрее, чем жесткие диски. Наибольшие преимущества твердотельные накопители имеют при чтении и записи коротких блоков данных: здесь они опережают HDD почти в сто раз.

Схема SSD диска

SATA-интерфейс

С компьютером SSD-накопители обмениваются данными по SATA-интерфейсу. Поэтому для тюнинга жесткий SATA-диск в ПК или в ноутбуке можно заменить на более быстрый SSD-диск. При этом важна версия интерфейса: большинство устаревших моделей имеют разъем SATA 2, который теоретически обеспечивает максимальную скорость до 300 Мб/с. Современные SSD предлагают, как правило, интерфейс SATA 3 (также называемый SATA 6 Гбит/с) с максимальной скоростью потока данных 600 Мб/с.

Контроллер

Контроллер — это «мозг» SSD, он управляет обменом данными между SATA-интерфейсом и модулями памяти. Чем производительнее контроллер, тем быстрее работает SSD-накопитель. Например, Marvell 88SS9174 может в секунду считывать или записывать до 500 Мб данных. Чтобы предотвратить преждевременный износ SSD, контроллер распределяет операции записи так, чтобы все ячейки памяти использовались по возможности одинаково часто.

Буферная память

Для увеличения скорости SSD имеют промежуточный буфер, который работает в несколько раз быстрее, чем флэш-память. В большинстве моделей буферная память составляет от 256 до 512 Мб и, как и оперативная память ПК, состоит из модулей DDR3. Частые операции записи в одни и те же участки памяти берет на себя кэш-память. Это уменьшает количество операций записи на флэш-память и увеличивает срок службы SSD.

Флэш-память

Каждый модуль памяти в SSD содержит миллиарды ячеек памяти, изготовленных по флэш-технологии. Крохотные структуры в чипе памяти (например, токопроводящие дорожки для транспортировки данных) имеют ширину всего З4 нм. Для сравнения: человеческий волос в среднем в две тысячи раз толще. Чтобы обеспечить высокий темп чтения и записи, данные из многих модулей памяти запрашиваются одновременно. Благодаря этому скорости передачи данных отдельных чипов суммируются.

Контроллер SSD

Главной задачей контроллера является обеспечение операций чтения/записи, и управление структурой размещения данных. Основываясь на матрице размещения блоков, в какие ячейки уже проводилась запись, а в какие еще нет, контроллер должен оптимизировать скорость записи и обеспечить максимально длительный срок службы SSD-диска. Вследствие особенностей построения NAND-памяти, работать с ее каждой ячейкой отдельно нельзя. Ячейки объединены в страницы объемом по 4 Кбайта, и записать информацию можно только полностью заняв страницу. Стирать данные можно по блокам, которые равны 512 Кбайт. Все эти ограничения накладывают определенные обязанности на правильный интеллектуальный алгоритм работы контроллера. Поэтому, правильно настроенные и оптимизированные алгоритмы контролера могут существенно повысить производительность и долговечность работы SSD-диска.

В контроллер входят следующие основные элементы:

Processor – как правило 16 или 32 разрядный микроконтроллер. Выполняет инструкции микропрограммы, отвечает за перемешивание и выравнивание данных на Flash, диагностику SMART, кеширование, безопасность.

Error Correction (ECC) – блок контроля и коррекции ошибок ECC.

Flash Controller – включает адресацию, шину данных и контроль управления микросхемами Flash памяти.

DRAM Controller - адресация, шина данных и управление DDR/DDR2/SDRAM кэш памятью.

I/O interface – отвечает за интерфейс передачи данных на внешние интерфейсы SATA, USB или SAS.

Controller Memory – состоит из ROM памяти и буфера. Память используется процессором для выполнения микропрограммы и как буфер для временного хранения данных. При отсутствии внешней микросхемы RAM памяти выступает в роли единственного буфера данных SSD.

На данный момент в SSD применяются следующие модели контроллеров:

Indilinx "Barefoot ECO" IDX110MO1

Indilinx "Barefoot" IDX110M00

Intel PC29AS21BA0

JMicron JMF602

JMicron JMF612

Marvel 88SS9174-BJP2

Samsung S3C29RBB01-YK40

SandForce SF-1200

SandForce SF-1500

Toshiba T6UG1XBG