Dyski SSD - wszystko co powinieneś o nich wiedzieć

Zazwyczaj wynika to z braku wiedzy, jak duże korzyści przynosi wykorzystanie dysków SSD. Moim zdaniem współcześnie trzeba bowiem mieć naprawdę anielską cierpliwość, by twierdzić, że HDD wystarczy. Zresztą nie jestem odosobniony w tej opinii i według badań IHS w okolicach 2021 roku może się sprzedawać więcej SSD niż HDD.

W celu poznania bliżej technologii związanej z dyskami SSD, przyjrzyjmy się więc podstawowym pojęciom związanym z budową i działaniem dysków SSD oraz aktualnej ofercie rynkowej. Trzeba bowiem przyznać, że w tym wciąż rozwijającym się segmencie pojawiło się całkiem sporo, kompatybilnych nie z każdym komputerem rozwiązań.

Czym jest dysk SSD?

Co to jest SSD? SSD (Solid State Drive) to pamięć nieulotna w formie kości NAND. Umowne skojarzenia z RAM czy kartami SD mogą być tu pewnym tropem. W dyskach talerzowych elektromagnetyczna głowica odczytuje dane z nieustanie kręcących się talerzy, prawie jak w gramofonie (lecz bez dotykania powierzchni). Brak takich ruchomych części przynosi SSD, nazywanych też u nas dyskami półprzewodnikowymi, kilka istotnych korzyści.

Co daje dysk SSD? Takie nośniki są bezgłośne i nie trzeba macierzy RAID złożonej z czterech HDD kręcących się z prędkością 10000 obrotów na minutę (RPM), by to docenić. Również szum laptopowego dysku 5400 RPM i cykanie wyszukującej dane głowicy, potrafią w stresujący dzień doprowadzić do szewskiej pasji.

Czytaj dalej poniżej

Intel Optane DIMM. Będzie rewolucja w pamięci operacyjnej Mateusz Stach

Polecane zestawy komputerowe - listopad 2017 Kamil Pieczonka

Brak ruchomych części oznacza większą odporność na wstrząsy i uszkodzenia mechaniczne. Ma to duże znaczenie w sprzęcie przenośnym, ale również w desktopach z rzadka zdarzają się sytuacje, w których wytrzymałość mechaniczna SSD może zostać doceniona.

Magazyn w formie płytki drukowanej umożliwił także zaproponowanie nowych, miniaturowych formatów. Najważniejszym powodem zakupu dysku półprzewodnikowego pozostaje jednak wydajność.

Szybkość dysku SSD

Przeciętny dysk HDD oferuje średni czas dostępu do danych na poziomie ok. 16 ms. Nieźle? To co powiecie na dysk typu SSD, w których wynosi on zazwyczaj 0,1-0,2 ms, a nierzadko jest to już poniżej 0,1 ms. Popularnemu programowi do testowania wydajności dysków HDTune zdarza się w takich przypadkach wyświetlać wartość 0.0.

Nic dziwnego, że bardziej przydatny w sprawdzaniu możliwości SSD benchmark ASSSD, podając czas dostępu może to wskazać wartość do trzech zer po przecinku. Dla nas oznacza to tyle, że wszystkie dane dostępne na dysku dostępne są od ręki. Może czekanie kilkanaście milisekund na odnalezienie pliku na HDD nie brzmi jak dramat, ale wyobraźcie sobie, że do wykonania są setki tysięcy takich operacji.

I tu dochodzimy do kolejnych istotnych parametrów – prędkość odczytu i zapisu danych. Nie wchodząc w szczegóły, należy zauważyć, że z konstrukcji i sposobu działania SSD wynika fakt większej łatwości w osiąganiu wysokich wartości odczytu niż ma to miejsce w zapisie. Biorąc pod uwagę, że operacje odczytu są wykonywane częściej, da się z tym żyć.

Zazwyczaj producenci podają dwie wartości charakteryzujące szybkość dysków. To IOPS (ilość operacji wejścia/wyjścia na sekundę) i MB/s (Megabajty na sekundę). Określają one wydajność w zapisie i odczycie danych, jednak z rozróżnieniem na transfer losowy i sekwencyjny. MB/s mają znaczenie, gdy kopiujemy duże pliki o wielkości np. kilku GB. Natomiast IOPS ważniejszy jest podczas pracy dysku nad nad dużymi ilościami małych plików o wielkości w granicach 4 KB. Użytkownicy zazwyczaj większą uwagę zwracają na parametr MB/s, jednak IOPS powinien być traktowany przynajmniej z równie dużą uwagą. To on bowiem w dużej mierze odpowiada za to, że na dysku SSD wszystko dzieje się szybciej np. uruchamianie systemu czy doczytywanie danych w programach. Właściwie wszystkie operacje wymagające odwołania do pamięci masowej zyskują na obecności SSD. Obecnie do wyboru mamy dyski SSD Z dwoma interfejsami SATA i PCI-Express.

Interfejs SATA jest starszy i korzysta z jeszcze starszego protokołu AHCI, podczas gdy dyski PCIe wykorzystują protokół NVMe, opracowany specjalnie z myślą o dyskach półprzewodnikowych. Dyski SATA są tańsze, jednak interfejs SATA III o ograniczonej przepustowości sprawia, że nie są one w stanie osiągnąć transferów wyższych niż 500-600 MB/s. To i tak kilkukrotnie szybciej niż w HDD.

Interfejs PCIe w wersji 3.0 x4 daje nam przepustowość do 4 GB/s, a więc kilkukrotnie więcej i najwydajniejsze dyski z tego skrupulatnie korzystają. Dodatkowo dzięki NVMe zyskujemy mniejsze opóźnienia i pomoc w osiągnięciu wyższych wartości IOPS.

Dyski SSD a kompatybilność

Jak już wspomniałem, SSD występują w różnych formatach. Wciąż popularny jest dysk 2,5 cala (o różnych grubościach, zazwyczaj 7 mm) ze złączem nazywanym tak jak interfejs, czyli SATA. Opracowano jednak mniejsze moduły. Najpierw, pod istniejący standard mPCIe stworzono dyski mSATA o wielkości odpowiadającej np. kartom sieci bezprzewodowej. A później zaproponowano zupełnie nowy standard NGFF (Next Generation Form Factor), szerzej znany jako M.2.

W zależności od wersji, takie złącze pozwala na podłączenie dysku SSD SATA lub PCIe o długości 42, 60 lub 80 mm. Przed zakupem do swojego laptopa tego typu dysku warto się więc zorientować, jakie dyski są obsługiwane. Właściciele desktopów mają łatwiej. Jeżeli na płycie głównej brak złącza na dysk M.2, zawsze mogą wykorzystać wolny slot PCIe, nabywając dysk w formie karty HHHL (Half Height Half Lenght) określanej też jako AIC (Add-in-Card), lub nabyć odpowiednie adapter.

W związku z tym, że standard M.2 wciąż jest w miarę nowy, od opisywanych wyżej reguł istnieją czasem wyjątki. Opiszmy kilka z nich. Po pierwsze istnieją dyski SSD bardzo podobne do M.2, jednak mają one inny kształt złącza („proprietary connector”). Dotyczy to produktów Apple czy np. pierwszej generacji ThinkPad a X1 Carbon od Lenovo. Problem nie występuje w najnowszych MacBookach Pro, gdyż w nich dysk jest wlutowany w płytę główną. Po drugie, konsorcjum SATA-IO próbuje opracowywać szybsze standardy niż SATA III. Efektem tych prac jest SATA Express – niepozorne złącze pozwalające podłączyć do komputera zamiennie dysk wykorzystujący interfejs SATA lub PCIe 3.0 x2. Standard ten uznawany jest obecnie za martwy, ale można go spotkać na części płyt głównych i w części laptopów Lenovo ThinkPad z procesorami 6. i 7. generacji. Został już opracowany wydajniejszy standard U.2 pozwalający na skorzystanie z przepustowości PCIe x4.

Trwałość SSD

Każda komórka dysku SSD ma z góry określoną liczbę zapisów, po osiągnięciu której przechodzi w stan „tylko do odczytu”. W związku z tym nośniki półprzewodnikowe budziły jeszcze do niedawna obawy o swoją żywotność. Obecnie jednak przeciętny użytkownik może spać spokojnie, albowiem podawane przez producentów wartości od kilkudziesięciu do kilkuset TBW (Total bytes Written) będą trudne do uzyskania nawet w ciągu kilkunastu lat. Zresztą po osiągnięciu wskazanej w specyfikacji wartości dysk nie przestanie działać, podane liczby są orientacyjne. Spotykane jest również określenie DWPD (Data Writes Per Day). Wciąż stosowany jest również znany z HDD współczynnik MTBF (Mean Time Between Failutres) określający ile godzin dysk powinien przepracować bez awarii.

W zależności od modelu i producenta na dyski SSD udzielana jest gwarancja o długości 2, 3, 5 a nawet 10 lat. W części umów gwarancyjnych znajduje się jednak dodatkowe obostrzenie dotyczące wspomnianego już wyżej współczynnika TBW.

Na trwałość (oraz wydajność) wpływ ma rodzaj zastosowanych kości NAND. Najnowocześniejsze są kości typu 3D, ale istotny jest też podział wg budowy pojedynczej komórki. Najtrwalsze (najdroższe i najrzadziej spotykane) są kości SLC (Single Level Cell), popularne są moduły MLC (Multi Level Cell), a najtańsza będzie inwestycja w TLC (Triple Level Cell). Dyski z pamięcią NAND TLC działają naprawdę sprawnie i będą wystarczające w większości zastosowań. Bardziej wymagający użytkownicy mogą jednak poświęcić dodatkowy czas na wyszukanie SSD typu MLC.

Warto zwrócić uwagę, że choć marek SSD jest naprawdę wiele, to w rzeczywistości twórców kontrolerów i kości NAND można policzyć na palcach rąk. Niekwestionowanym liderem rynku SSD jest Samsung, który na koniec zeszłego roku odnotował 35% udziałów. Za nim w peletonie znajdują się m.in. WD i przejęty przejęty przez nich SanDisk, Intel, Micron sprzedający też pod marką Crucial, Toshiba będąca właścicielem OCZ, czy zarządzający marką Plextor Lite-On.

Właściwości dysków SSD

W zależności od wybranego dysku SSD — czy to wykorzystującego złącze SATA, czy M.2 taki dysk będzie miał inne właściwości. Najpopularniejsze złącze SATA III o przepustowości 6 Gb/s (750 MB/s) jest powszechnie stosowane w komputerach stacjonarnych, ale i laptopach. Podłączenie go wykorzystuje dwa przewody — jeden odpowiedzialny za transmisję danych, drugi do zasilania. W przypadku komputerów przenośnych wpina się go do specjalnego slotu. Dyski SSD nie są jednak sobie równe, a ich żywotność też jest ograniczona. Wszystko zależy od technologii i typów kości jakie są w nich wykorzystywane, a tych jest kilka rodzajów: SLC, MLC, TLC i QLC. Jeśli zastanawialiście się dlaczego dyski SSD tak potaniały w ostatnim czasie, to warto przeczytać tekst Krzysztofa, który powinen odpowiedzieć na to pytanie — a przy okazji wytłumaczy pokrótce różnice między wspomnianymi wyżej typami kości.

Złącze M.2, choć do tej pory spotykane głównie w ultrabookach, coraz częściej wykorzystywane jest przez producentów gamingowych laptopów, a nawet w desktopach. Mniejszy rozmiar to jedna z najważniejszych zalet dysku M.2. Nie ma też konieczności stosowania dodatkowego okablowania przez użytkowników. Dzięki temu złączu wystarczy połączyć dysk bezpośrednio z płytą główną z wykorzystaniem specjalnego slotu. Takie połączenie wpływa także na prędkości działania dysku.

O ile dyski SSD M.2 SATA korzystają z tego samego interfejsu, co 2,5 calowe SSD i oferującego wydajność na poziomie do 560 MB/s, tak nowsze modele NVMe wykorzystujące interfejs PCI-Express mogą uzyskać dużo lepsze wyniki. Popularne dyski SSD M.2 PCI-Express 3.0 x4 pozwalają na osiągnięcie transferów zapisu i odczytu informacji na poziomie 3000 - 3500 MB/s, a te oparte na PCI-Express 4.0 i wymagające stosunkowo nowych procesorów i płyt głównych wspierających magistralę PCI-Express 4 pozwolą na uzyskanie transferów na poziomie do 5000 MB/s.

Podsumowanie

Z pewnością do tematu półprzewodnikowych magazynów na dane można podejść jeszcze bardziej szczegółowo. Ale nawet po powyższej dawce informacji chyba nawet co więksi sceptycy zachcieli dysku półprzewodnikowego. Ceny rosną, ale jeszcze niedawno wystarczające dla wielu 120 GB można było kupić za tyle, ile kosztuje najtańsze nowe HDD.

Obecnie technologia SSD okrzepła na tyle, że przeciętny użytkownik może pójść do sklepu i kupić jakikolwiek dysk kierując się tylko pojemnością i ceną. Nie oznacza to jednak, że nie warto przeprowadzić badania rynku. Mając dodatkową garść wiedzy można kupić sprzęt o wyższej wydajności, wytrzymałości czy z dłuższą gwarancją.

Nie da się ukryć, że rosnąca popularność dysków SSD M.2 — czy to wykorzystujących interfejs SATA, czy też PCI- Express sprawi, że tradycyjne, 2,5-calowe dyski SSD znikną z naszych urządzeń i przejdą prędzej, czy później do historii. Tym bardziej, że te najnowsze (i niestety wciąż najdroższe) w swojej ofercie mają dużo większe osiągnięcia w szybkości odczytu i zapisu plików. A to przekłada się na wygodę użytkowania komputera i sprawia, że działa on lepiej — bez względu na to, czy jest to komputer stacjonarny, tradycyjny laptop, ultrabook, czy laptop gamingowy. Różnice korzystania z różnych dysków są zauważalne — również w trakcie zwykłego korzystania z komputera.

Z obecnej oferty sklepów polecić można takie popularne dyski, jak np.:

• polski Goodram Iridium Pro - 2,5", SATA III
• Crucial MX500 - 2,5" lub M.2, SATA III
• Samsung 970 EVO - M.2, PCIe NVMe
• Samsung 850 Pro - 2,5", SATA III