Первые SSD , или твердотельные накопители, использующие флэш-память , появились в 1995 году, и использовались исключительно в военной и аэрокосмической сферах. Огромная на тот момент стоимость компенсировалась уникальными характеристиками, позволяющими эксплуатацию таких дисков в агрессивных средах при широком диапазоне температур.

В масс-маркете накопители SSD появились не так давно, но быстро стали популярны, так как являются современной альтернативой стандартному жёсткому диску (HDD ). Разберёмся, по каким параметрам нужно выбирать твердотельный накопитель, и что он из себя вообще представляет.

Устройство

По привычке, SSD называют «диском», но его скорее можно назвать «твердотельным параллелепипедом », поскольку движущихся частей в нём нет, и ничего по форме похожего на диск – тоже. Память в нём основана на физических свойствах проводимости полупроводников, так что SSD – полупроводниковое (или твердотельное) устройство, тогда как обычный жёсткий диск можно назвать электро-механическим устройством.

Аббревиатура SSD как раз и означает «solid-state drive », то есть, буквально, «твердотельный накопитель ». Он состоит из контроллера и чипов памяти.

Контроллер – наиболее важная часть устройства, которая связывает память с компьютером. Основные характеристики SSD – скорость обмена данных, энергопотребление, и т.п., зависят именно от него. Контроллер имеет свой микропроцессор, работающий по предустановленной программе, и может выполнять функции исправления ошибок кода, предотвращения износа, чистки от мусора.

Память в накопителях может быть как энергонезависимой (NAND ), так и энергозависимой (RAM ).

NAND-память поначалу выигрывала у HDD только в скорости доступа к произвольным блокам памяти, и только с 2012 года скорость чтения/записи также многократно выросла. Сейчас в масс-маркете накопители SSD представлены моделями именно с энергонезависимой NAND -памятью.

RAM память отличается сверхбыстрыми скоростями чтения и записи, и построена по принципы оперативной памяти компьютера. Такая память энергозависима – при отсутствии питания данные пропадают. Используется как правило в специфичных сферах, вроде ускорения работы с базами данных, в продаже встретить трудно.

Отличия SSD от HDD

SSD отличает от HDD в первую очередь, физическое устройство. Благодаря этому он может похвастаться некоторыми преимуществами, но имеет и ряд серьёзных недостатков.

Основные преимущества:

· Быстродействие. Даже по техническим характеристикам видно, что скорость чтения/записи у SSD выше в несколько раз, но на практике быстродействие может различаться в 50-100 раз.
· Отсутствие движущихся частей, а соответственно, шума. Также это означает высокую стойкость к механическим воздействиям.
· Скорость произвольного доступа к памяти гораздо выше. В результате скорость работы не зависит от расположения файлов и их фрагментации.
· Гораздо меньшая уязвимость к электромагнитным полям.
· Малые габариты и вес, низкое энергопотребление.

Недостатки:

· Ограничение ресурса по циклам перезаписи. Означает, что перезаписать отдельную ячейку можно определённое количество раз – в среднем, этот показатель варьируется от 1 000 до 100 000 раз.
· Стоимость гигабайта объёма пока достаточно высока, и превосходит стоимость обычного HDD в несколько раз. Однако, этот недостаток со временем исчезнет.
· Сложность или даже невозможность восстановления удалённых или утерянных данных, связанная с применяемой накопителем аппаратной командой TRIM , и с высокой чувствительностью к перепадам напряжения питания: при таком повреждении чипов памяти информация с них теряется безвозвратно.

В целом, у твердотельных накопителей есть ряд преимуществ, которыми стандартные жёсткие диски не обладают – в случаях, когда главную роль играют быстродействие, скорость доступа, размеры и устойчивость к механическим нагрузкам, SDD настойчиво вытесняет HDD .

Какой объём SSD понадобится?

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе SSD – его объём. В продаже есть модели с ёмкостью от 32 до 2000 Гб.

Решение зависит от варианта использования – вы можете установить на накопитель только операционную систему, и ограничиться объёмом SSD в 60-128 Гб , что будет вполне достаточно для Windows и установки основных программ.

Второй вариант – использовать SSD как основную медиа-библиотеку, но тогда вам понадобится 500-1000%20%D0%93%D0%B1%0A" rel="noopener nofollow">диск объёмом в 500-1000 Гб , что выйдет довольно дорого. Это имеет смысл, только если вы работаете с большим количеством файлов, к которым нужно обеспечить действительно быстрый доступ. Применительно к рядовому пользователю – не очень рациональное соотношение цена/скорость.

Но есть и ещё одно свойство твердотельных накопителей – в зависимости от объёма скорость записи может сильно отличаться. Чем больше объём диска, тем, как правило, больше скорость записи. Это связано с тем, что SSD способен параллельно использовать сразу несколько кристаллов памяти, а количество кристаллов растёт вместе с объёмом. То есть в одинаковых моделях SSD с разной ёмкостью в 128 и 480 Гб разница в скорости может различаться примерно в 3 раза.

Учитывая данную особенность, можно сказать, что сейчас наиболее оптимальным по цене/скорости выбором можно назвать 120-240 гигабайтные модели SSD , их хватит для установки системы и наиболее важного софта, а может быть, и для нескольких игр.

Интерфейс и форм-фактор

2.5" SSD

Самым распространённым форм-фактором SSD является формат 2,5 дюйма. Представляет собой «брусок» размерами примерно 100х70х7мм, у разных производителей они могут слегка различаться (±1мм). Интерфейс у 2.5” накопителей, как правило, SATA3 (6 Гбит/с ).

Преимущества формата 2.5":

• Распространённость на рынке, доступен любой объём
• Удобство и простота использования, совместим с любыми материнскими платами
• Демократичная цена

Недостатки формата:

• Относительно низкая скорость среди ssd - максимально до 600 Мб/с на один канал, против, например 1 Гб/с у интерфейса PCIe
• Контроллеры AHCI, которые были разработаны для классических жёстких дисков

Если вам нужен накопитель, который удобно и легко монтировать в корпус ПК, а ваша материнская плата имеет только разъёмы SATA2 или SATA3 , то2.5%E2%80%9D%20SSD%20%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%0A" rel="noopener nofollow"> 2.5” SSD накопитель – это ваш выбор. Система и офисные программы будет загружаться очевидно быстрее по сравнению с HDD, а большой разницы с более скоростными решениями обычный пользователь не заметит.

mSATA SSD

Существует более компактный форм-фактор - mSATA , размерами 30х51х4 мм. Имеет смысл использовать в ноутбуках и любых других компактных устройствах, где установка обычного 2.5” накопителя нецелесообразна. Если у них, конечно, есть разъём mSATA . По скорости - это всё та же спецификация SATA3 (6 Гбит/с ), и не отличается от 2.5".

M.2 SSD

Есть ещё один, самый компактный M.2%0A" rel="noopener nofollow">форм-фактор M.2 , постепенно сменяющий mSATA . Предназначен, главным образом, для ноутбуков. Размеры - 3.5х22х42(60,80) мм. Есть три разных длины планок - 42, 60 и 80 мм, обратите внимание на совместимость при установке в свою систему. Современные материнские платы предлагают, по крайней мере, один слот U.2 под формат M.2.

M.2 может быть как с интерфейсом SATA , так и PCIe . Разница между этими вариантами интерфейса в скорости, и при том довольно большая - SATA накопители могут похвастаться скоростью в среднем 550 Мб/с, тогда как PCIe, в зависимости от поколения, может предложить 500 Мб/с на одну линию для PCI-E 2.0 , и скорость до 985 Мб/с на одну линию PCI-E 3.0 . Таким образом, твердотельный накопитель, установленный в слот PCIe x4 (с четырьмя линиями), может обмениваться данными на скорости до 2 Гб/с в случае PCI Express 2.0 и до почти 4 Гб/с – при использовании PCI Express третьего поколения.

Различия в цене при этом существенны, диск форм-фактора M.2 с интерфейсом PCIe обойдётся в среднем в два раза дороже интерфейса SATA при одинаковом объёме.

Форм-фактор имеет разъём U.2, который может иметь коннекторы, отличающиеся друг от друга ключами – специальными «вырезами» в них. Существуют ключи B и , а также B&M . Отличаются скоростью по шине PCIe : ключ М обеспечит скорость до PCIe х4 , ключ M скорость до PCIe х2 , как и совмещённый ключ B&M .

{4:medium}{6:medium}

B -коннектор несовместим с M -разъёмом, M -коннектор соответственно, с B -разъёмом, а B&M коннектор совместим с любым. Будьте внимательны, приобретая SSD%0A%20%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B0%20M.2%0A" rel="noopener nofollow">SSD формата M.2 , так как материнская плата, ноутбук или планшет должны иметь подходящий разъём.

PCI-E SSD

Наконец, последний существующий форм-фактор – SSD%0A,%20%D0%BA%D0%B0%D0%BA%20%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%82%D0%B0%20%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%88%D0%B8%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20PCI-E%0A" rel="noopener nofollow">SSD , как плата расширения PCI-E . Монтируется, соответственно в слот PCI-E , обладают самой высокой скоростью, порядка 2000 Мбайт/с на чтение, и 1000 Мбайт/с на запись . Такие скорости встанут вам очень дорого: очевидно, что выбирать такой накопитель стоит для профессиональных задач.

NVM Express

Существуют также SSD , имеющие новый логический NVM%20Express%0A" rel="noopener nofollow">интерфейс NVM Express , разработанный специально для твердотельных накопителей. От старого AHCI он отличается ещё более низкими задержками доступа и высокой параллельностью работы чипов памяти за счёт нового набора аппаратных алгоритмов.
На рынке есть модели как c разъёмом M.2 , так и в PCIe . Минус PCIe тут только в том, что он займёт важный слот, который может пригодиться и под другую плату.

Поскольку стандарт NVMe предназначен именно для флэш-памяти, он учитывает её особенности, тогда как AHCI всё же только компромисс. Поэтому, NVMe - будущее твердотельных накопителей, и со временем он будет только оптимизироваться.

Какой тип памяти в SSD лучше?

Разберёмся в типах памяти SSD . Это одна из главных характеристик SSD, определяющая ресурс перезаписи ячеек и скорость.

MLC (Multi-Level Cell) - наиболее популярный тип памяти. Ячейки содержат 2 бита, в отличии от 1-го бита в старом типе SLC , который уже почти не продаётся. Благодаря этому – больший объём, а значит, меньшая стоимость. Ресурс записи от 2000 до 5000 циклов перезаписи. При этом «перезапись» означает перезапись каждой ячейки диска. Следовательно, для модели в 240 Гб, например, можно записать как минимум 480 Тб информации. Так что, ресурса такого SSD даже при постоянном интенсивном использовании должно хватить лет эдак на 5-10 (за которые он уже всё равно сильно устареет). А при домашнем использовании его хватит и вовсе на 20 лет, так что ограниченность циклов перезаписи можно вообще не брать во внимание. MLC – это лучшее сочетание надёжность/цена.

TLC (Triple-Level Cell) - из названия следует, что здесь в одной ячейки хранится сразу 3 бита данных. Плотность записи здесь в сравнении с MLC выше на целых 50% , а значит, ресурс перезаписи меньше – всего от 1000 циклов. Скорость доступа тоже ниже из-за большей плотности. Стоимость сейчас не сильно отличается от MLC . Давно и широко используется во флэшках. Срок службы также достаточный для домашнего решения, но подверженность неисправимым ошибкам и «отмиранию» ячеек памяти заметно выше, причём во время всего срока службы.

3D NAND – это скорее форма организации памяти, а не её новый тип. Существует как MLC , так и TLC 3D NAND . Такая память имеет вертикально размещённые ячейки памяти, и отдельный кристалл памяти в ней имеет несколько уровней ячеек. Получается, что у ячейки появляется третья пространственная координата, отсюда и приставка "3D" в названии памяти - 3D NAND . Отличается очень низким количеством ошибок и высокой выносливостью из-за более крупного техпроцесса в 30-40нМ.
Гарантия производителя на отдельные модели достигает 10 лет использования, но стоимость высока. Самый надёжный тип памяти из существующих.

Отличия дешёвых SSD от дорогих

Диски одного и того же объёма могут даже у одного производителя сильно отличаться по цене. Дешёвый SSD от дорого может отличаться следующими моментами:

· Более дешёвый тип памяти. По возрастанию стоимости/надёжности, условно: TLC ≥ MLC ≥ 3D NAND .
· Более дешёвый контроллер. Также влияет на скорость чтения/записи.
· Буфер обмена. Самый дешёвые SSD могут вовсе не иметь буфера обмена, это не сильно удешевляет их, но заметно снижает быстродействие.
· Системы защиты. Например, в дорогих моделях есть защита от прерывания питания в виде резервных конденсаторов, позволяющих корректно завершить операцию записи, и не потерять данные.
· Брэнд. Само собой, более раскрученный брэнд будет дороже, что не всегда означает техническое превосходство.

Вывод. Что выгоднее купить?

Можно с уверенностью сказать, что современные SSD накопители достаточно надёжны. Боязнь потери данных и негативное отношение к твердотельным накопителям, как классу, на данный момент уже совсем неоправданны. Если говорить о более-менее популярных брэндах, то даже дешёвая TLC память подойдёт для бюджетного домашнего использования, и её ресурса хватит вам на несколько лет как минимум. Многие производители к тому же дают гарантию в 3 года.

Итак, если вы ограничены в средствах, то ваш выбор – это SSD%0A%20%D1%91%D0%BC%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%D1%8E%20%D0%B2%2060-128%20%D0%93%D0%B1%0A" rel="noopener nofollow">SSD ёмкостью в 60-128 Гб для установки системы и часто используемых приложений. Тип памяти не столь критичен для домашнего использования – TLC это будет или MLC , диск устареет раньше, чем выработается ресурс. При прочих равных, конечно, стоит выбрать MLC .

Если вы готовы заглянуть в средний ценовой сегмент и цените надёжность, то лучше рассмотреть SSD MLC на 200-500 Гб . За старшие модели придётся выложить около 12 тысяч рублей. При этом, объёма вам хватит практически для всего, что должно работать быстро на домашнем пк. Также можно взять модели ещё более повышенной надёжности с 3D%20NAND%0A" rel="noopener nofollow">кристаллами памяти 3D NAND .

Если ваша боязнь износа флэш-памяти достигает панического уровня, то стоит смотреть на новые (и дорогие) технологии в виде 3D%20NAND%0A" rel="noopener nofollow">формата накопителей 3D NAND . А если без шуток, то это будущее SSD – высокая скорость и высокая надёжность здесь объединены. Подобный накопитель подойдёт даже для важных баз данных серверов, поскольку ресурс записи здесь достигает петабайт , а количество ошибок минимально.

В отдельную группу хочется выделить SSD %20%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D1%81%20%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%84%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BE%D0%BC%20PCI-E " rel="noopener nofollow">SSD накопители с интерфейсом PCI-E . Он обладают высокой скоростью чтения и записи (1000-2000 Мб/с ), и в среднем дороже прочих категорий. Если во главу угла ставить именно быстродействие, то это лучший выбор. Недостаток - занимает универсальный слот PCIe, у материнских плат компактных форматов слот PCIe может быть всего один.

Вне конкуренции - SSD с логическим интерфейсом NVMe , скорость чтения которых переваливает за 2000 Мб/с. В сравнении с компромиссной для SSD логикой AHCI , имеет гораздо большую глубину очереди и параллелизм. Высокая стоимость на рынке, и лучшие характеристики - выбор энтузиастов или профессионалов.

Многим пользователям компьютеров не однократно встречалось слово SATA, но не многие знают, что этого такое. Стоит ли обращать на него внимание при выборе жесткого диска, системной платны или уже готового компьютера? Ведь в характеристиках данных устройств слово SATA сейчас часто упоминается.

Даем определение

SATA это последовательный интерфейс передачи данных между различными накопителями информации, который пришел на смену параллельному интерфейсу АТА.

Начало работ по созданию данного интерфейса было организованно с 2000 года.

В феврале 2000 года, по инициативе компании Intel была создана специальная рабочая группа, в которую вошли лидеры IT технологий тех и теперешних времен: компания Dell, Maxtor, Seagate, APT Technologies, Quantum и много других не менее значимых компаний.

В результате двух годичной совместной работы, первые разъемы SATA появились на системных платах в конце 2002года. Они использовались для передачи данных через сетевые устройства.

А с 2003 года последовательный интерфейс был интегрирован уже во все современные системные платы.

Чтобы визуально ощутить разницу между АТА и SATA посмотрите фото ниже.

Последовательный интерфейс Serial ATA .

Новый интерфейс на программной уровне, совместим со всеми существующими аппаратными устройствами и обеспечиваем более высокую скорость передачи данных.

Как видно из фото выше 7 контактный провод имеет меньшую толщину, что обеспечивает более удобное соединение между собой различных устройств, а также позволяет увеличить количество разъемов Serial ATA на системной плате.

В некоторых моделях материнских плат их количество может достигать аж 6.

Более низкое рабочего напряжение, меньшее количество контактов и микросхем уменьшило тепловыделение устройствами. Поэтому контроллеры портов SATA не перегреваются, а это обеспечивают еще большую надежную передачу данных.

Однако к интерфейсу Serial ATA еще проблематично подключить большинство современных дисководов, поэтому все производили современных системных плат еще не отказались от интерфейса АТА (IDE).

Кабеля и разъемы

Для полноценной передачи данных через интерфейс SATA используются два кабеля.

Один, 7 контактный, непосредственно для передачи данных, и второй, 15 контактный, силовой, для подачи дополнительного напряжения.

При этом, 15 контактный, силовой кабель подключается к блоку питания, через обычный, 4-х контактный разъем выдающий два разных напряжения, 5 и 12 В.

Силовой кабель SATA выдает рабочее напряжение 3,3, 5 и 12 В, при силе тока в 4,5 А.

Ширина кабеля 2, 4 см.

Чтобы обеспечить плавный переход от АТА к SATA, в плане подключения питания, на некоторых моделях жестких дисков еще можно увидеть старые 4-х контактные разъемы.

Но как правило, современные винчестеры уже идут только с 15 контактным новым разъемом.

Кабель передачи данных Serial ATA можно подключать к винчестеру и системной плате даже при включенных последних, что нельзя было сделать в старом интерфейсе АТА.

Это достигается за счет того, что выводы заземления в районе контактов интерфейса сделаны немного длиннее, чем сигнальные и силовые.

Поэтому при подсоединении в первую очередь контактируют провода заземления, и только потом все остальные.

Тоже самое можно сказать и про силовой 15 контактный кабель.

Таблица, силовой разъем Serial ATA .

Конфигурация SATA

Основное отличие конфигурации SATA от АТА это отсутствие специальных переключателей и фишек типа Master/Slave.

А также нет необходимости выбирать место подключения устройства к кабелю, ведь на кабеле АТА два таких места, и устройство, которое подключено в конце кабеля считается в BIOS главным.

Отсутствие настроек Master/Slave не только значительно упрощает аппаратную конфигурацию, но и позволяет более быстро устанавливать операционные системы, к примеру, .

Кстати про BIOS, настройки в нем тоже не займут много времени. Вы там быстро все найдете и настроите.

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных это один из важных параметров, для улучшение которого и был разработан интерфейс SATA.

Но этот показатель в данном интерфейсе постоянно увеличивался и сейчас скорость передачи данных может достигать до 1969 Мбайт /с. Многое зависит от поколения интерфейса SATA, а их уже 5.

Первые поколения последовательного интерфейса, версии «0», могли передать до 50 Мбайт/с, но они не прижились, так как сразу же были заменены на SATA 1.0. скорость передачи данных которых уже тогда достигала 150 Мбайт/с.

Время появления серий SATA и их возможности.

Серии :

1. 1.0 – время дебюта 7.01.2003 года – максимальная теоретическая скорость передачи данных 150 Мбайт/с.
2. 2.0 – появлюсь в 2004 году, полностью совместима с версией 1.0, максимальная теоретическая скорость передачи данных 300 Мбайт/с или 3 Гбит/с.
3. 3.0 – время дебюта июль 2008 года, начало выпуска май 2009 года. Теоретическая максимальная скорость 600 Мбайт/с или 6 Гбит/с.
4. 3.1 – время дебюта июль 2011 года, скорость — 600 Мбайт/с или 6 Гбит/с. Более усовершенствованная версия чем в п. 3.
5. 3.2, а также входящая в него спецификация SATA Express – время выхода 2013 год. В данной версии произошло слияние SATA и PCIe устройств. Скорость передачи данных выросла до 1969 Мбайт/с.

В данном интерфейсе передача данных осуществляется на скорости 16 Гбит/с или 1969 Мбайт/с за счет взаимодействия двух линий PCIe Express и SATA.

Интерфейс SATA Express начал внедрятся в чипсетах Intel 9-й серии и в начале 2014 года был мало еще известен.

Если не внедрятся в дебри ИТ технологий, то в двух словах можно сказать так.

Serial ATA Express, это своеобразный переходной мост, который переводит обычный режим передачи сигналов в режиме SATA на более скоростной, который возможен благодаря интерфейсу PCI Express.

eSATA

eSATA используется для подключения внешних устройств, что еще раз подтверждает универсальность интерфейса SATA.

Здесь уже используется более надежный разъемы подключения и порты.

Недостатком является то, что для работы внешнего устройства нужен отдельный специальный кабель.

Но разработчики интерфейса в скором времени решили эту проблему внедрив систему питания сразу в основной кабель в интерфейсе eSATAp.

eSATAp, это доработанный интерфейс eSATA в реализации которого была использована технология USB 2.0. Основное преимущество данного интерфейса, это передача по проводам напряжения 5 и 12 Вольт.

Соответственно встречаются eSATAp 5 V и eSATAp 12 V.

Существуют и другие названия интерфейса, все зависит от производителя. Вы можете встретить аналогичные названия: Power eSATA, Power over eSATA, eSATA USB Hybrid Port (EUHP), eSATApd и SATA/USB Combo.

Как выглядит интерфейс смотрите ниже.

Также для ноутбуков и нетбуков разработан интерфейс Mini eSATAp.

mSATA

mSATA – внедрен с сентября 2009 года. Разработан для использования в ноутбуках, нетбуков и других не больших ПК.

На фото выше, как пример, представлено два диска, один обычный SATA, он внизу. Выше диск с интерфейсом mSATA.

Кому интересно, можете ознакомится с характеристиками mSATA-накопителей.

Такие накопители установлены практически в каждом ультрабуке.

Интерфейс mSATA в обычных компьютерах применяется редко.

Переходник mSATA to Serial ATA Convertor .

Вывод

Из выше сказанного понятно, что интерфейс последовательной передачи данных SATA еще не исчерпал себя полностью.

Современные тенденции развития таковы, что шина PCI Express должна вскоре прийти на смену интерфейсу SATA 6 Гбит/с повсеместно - это уже заложено в версии спецификации SATA 3.2. Дальнейшее развитие SATA предполагает, что SSD для настольных систем сохранят своё привычное исполнение, но будут подключаться по специальному интерфейсу SATA Express, который введёт в обращение новый тип разъёмов и кабелей. При этом SATA Express объединяет два интерфейса SATA 6 Гбит/с (они нужны для обратной совместимости со старыми накопителями) и несколько линий PCI Express. Порты SATA Express первого поколения, которые могут присутствовать в настоящее время на материнских платахна базе набора логики Intel Z97 (рис. 1), предполагают использование двух линий PCI Express второго поколения, что означает рост пиковой пропускной способности современной реализации SATA Express до 1 Гбайт/с.

Второй, предусмотренный спецификацией вариант подключения накопителей по шине PCI Express - это специализированные слоты M.2 (также известные как NGFF), ориентированные в первую очередь на мобильные применения. Такие слоты, имеющие сравнительно небольшой размер, и потому идеально подходящие для тонких и ультратонких ноутбуков, объединяют один интерфейс SATA 6 Гбит/с и несколько линий PCI Express. В первом варианте, который находит сейчас массовое распространение на материнках, основанных на интеловских наборах логики девятого поколения, опять-таки, используется две линии PCI Express 2.0. Иными словами, слоты M.2 можно рассматривать как простое мобильное переложение интерфейса SATA Express.

Рис. 1. Oбновленная система Intel Rapid Storage Technology, позволяет работать с PCIe-накопителями, подключаемыми через интерфейсы M.2 и SATA Express (активирует функции технологии хранения Intel® Rapid с помощью твердотельных накопителей на основе интерфейса PCI Express*).

По сути SATA Express и M.2 предназначены для решения одной задачи — подключения через интерфейс PCI Express скоростных накопителей, для которых производительность SATA уже недостаточна. Однако архитектура этих интерфейсов заметно различается.

SATA Express конструктивно представляет собой два стандартных порта SATA 3.0 и дополнительный четырехконтактный коннектор — все это объединено в один разъем. Он предназначен для накопителей, применяемых в обычных ПК, к нему могут быть подключены соответственно либо два SATA-накопителя, либо один скоростной SSD с интерфейсом PCI Express x2. Стоит напомнить, что порт SATA имеет 7 контактов, а для работы одного канала PCI Express требуется 9 контактов. Отсюда необходимость в дополнительном четырехконтактном коннекторе — двум линиям PCI Express нужно 18 контактов, и именно столько обеспечивает разъем SATA Express: 7+7+4. Очевидно, что для использования PCI Express x2 требуется специальный кабель. А вот линий питания в интерфейсе PCI Express не предусмотрено. Пропускная способность PCI Express x2 составляет 16 Гбит/с — это больше суммарной производительности двух каналов SATA 3.0 (12 Гбит/с) и с лихвой хватит даже самым современным и быстрым SSD. К слову, в данный момент накопители с интерфейсом PCI Express пока еще остаются экзотикой и массовому пользователю недоступны.

Другое дело M.2 — серийных устройств с этим интерфейсом выпущено уже достаточно. Но если SATA Express ориентирован на настольные ПК и позволяет подключать традиционные SSD и жесткие диски, то M.2 предназначен для применения в мобильных устройствах, таких как ноутбуки и планшеты, вместе с накопителями, выполненными в виде платы расширения и вставляемыми непосредственно в разъем. Так же как и SATA Express, интерфейс М.2 обеспечивает обратную совместимость с SATA, но так как больше одного устройства одновременно к нему подключить нельзя физически, предусмотрен только один канал SATA 3.0. Зато это дало возможность реализовать большее количество линий PCI Express — в распоряжении М.2-устройств четыре таких канала с суммарной пропускной способностью 32 Гбит/с. Интерфейс обеспечивает и питание подключаемой платы расширения, которая, кстати, совсем не обязательно должна быть накопителем — М.2 позволяет подключать Wi-Fi- и Bluetooth-контроллеры, GPS-модули, NFC и другие типы устройств. Стоит отметить также, что, помимо SATA 3.0 и PCI Express x4, интерфейс M.2 обеспечивает работу и USB 3.0, так что реализовать перечисленные выше устройства в формате платы расширения M.2 совсем несложно.

Новый чипсет Z97 позволяет использовать физические контактные линии в различных конфигурациях и, в зависимости от типа подключенного устройства, коммутировать их на порты SATA, PCI Express или USB. Обновленная версия Intel Rapid Storage Technology отвечает за работу SSD, включая высокоскоростные, гарантирует работу штатных и специализированных функций, в том числе в составе RAID-массивов. Кроме того, чипсет Z97 обеспечивает совместимость с процессорами следующего поколения (Haswell Refresh) без обновления BIOS материнской платы.

Рис. 2. Высокоскоростные интерфейсы M.2 и SATA Express для подсистемы хранения данных. Схема подключения всех контроллеров слотов и разъемов к чипсету Intel Z97.

Для многих пользователей интерфейс SATA Express возник практически из ниоткуда, стремительно ворвавшись в привычную среду компьютерной техники. А все благодаря компании Intel и ее партнерам. Первая обеспечила его интеграцию в чипсетах Intel 9-й серии, а вторые - имплементацию в новых материнских платах, созданных на основе указанных наборов системной логики. Примечательно, что до весны 2014 года о разработке спецификации SATA Express (SATA 3.2) знали по большому счету лишь компьютерные энтузиасты и профильные специалисты. Что собой являет SATA Express? Откуда он пришел и какова его цель? К чему нам следует готовиться в будущем?

Чтобы дать исчерпывающие ответы на эти вопросы давайте заглянем в историю ATA-интерфейсов, ведь все в нашей жизни взаимосвязано и любое событие является, с одной стороны, логическим завершением породивших его причин, а с другой - причиной для последующих происшествий.

Итак, мысленно вернемся в 2003 год, когда была представлена спецификация интерфейса SATA первого поколения, известного как SATA 1,5 Гбит/с. Он пришел на смену AT Attachment, впоследствии переименованного в Parallel ATA (PATA). Поскольку AT Attachment в свое время «вырос» из стандарта Integrated Drive Electronics (IDE), разработанного компанией Western Digital, то многие помнят его именно как IDE. Почему же возникла необходимость замены PATA-интерфейса? Во-первых, проблематичным вопросом стало дальнейшее повышение его пропускной способности, которая за историю его существования возросла с 16 до 133 МБ/с. Во-вторых, имела место довольно сложная и дорогая реализация кабелей, в которых использовалось 40 или 80 линий. К тому же они были неудобными при укладке в компьютерных корпусах, занимая много места. В-третьих, следует напомнить о невозможности «горячей» замены PATA-накопителей. В-четвертых, не следует забывать о проблематичной реализации протоколов очередности при обработке данных. Эти и другие причины заставили отказаться от параллельного интерфейса и перейти к более компактному и перспективному последовательному.

Интерфейс SATA довольно быстро эволюционировал и уже в 2009 году появилась версия SATA 6 Гбит/с с максимальной теоретической пропускной способностью на уровне 600 МБ/с или 4,8 Гбит/с. На практике скорости достигают 550 МБ/с, чего на данный момент более чем достаточно большинству обычных пользователей, например, для работы SSD-накопителей.

Но практически те же причины, которые в свое время привели к отказу от PATA и переходу к SATA, стали на пути дальнейшего развития этого интерфейса - круг замкнулся и его жизненный цикл вышел на финальный отрезок. Когда специалисты начали работу над очередным увеличением пропускной способности SATA (спецификация SATA 12 Гбит/с или SAS 3.0), они заметили, что добиться желаемого результата довольно трудно. Во-первых, существенно усложняется реализации логики, что ведет к необходимости интеграции дополнительных блоков, увеличению площади контроллера и повышению затрат на его производство. Во-вторых, значительно возрастает сложность имплементации протокола функционирования. В-третьих, не все линии работают стабильно при повышении скорости передачи данных до 12 Гбит/с. Еще одним негативным моментом стало увеличение потребляемой мощности, что абсолютно недопустимо в современных реалиях, ведь энергоэффективность является одним из приоритетов при разработке новых устройств. В конечном итоге для эффективной работы на предельных показателях производительности интерфейсу SATA 12 Гбит/с потребовалось бы еще несколько лет, поэтому его интеграция вряд ли окупилась бы в домашних системах.

Каковым же стал выход из этого положения? Довольно простым: взять знакомый и перспективный интерфейс, который уже успел себя хорошо зарекомендовать. Речь идет о PCI Express. Напомним, что в спецификации PCI Express 2.0 одна линия обеспечивает передачу информации со скоростью 500 МБ/с в каждом направлении, то есть получаем общий показатель на уровне 1 ГБ/с, что существенно выше 600 МБ/с для SATA 6 Гбит/с. Количество задействованных линий можно увеличивать, что гарантирует отличную масштабируемость в будущем, а переход к новым версиям стандарта также позволит повысить скоростные показатели. В частности, версия PCI Express 3.0 уже предполагает скорость на уровне 985 МБ/с в каждом направлении (1970 МБ/с в двух направлениях). Для PCI Express 4.0 этот показатель уже будет находиться на уровне 1969 МБ/с (3938 МБ/с в двух направлениях). Как видим, потенциал огромен.

Что же еще может предложить PCI Express? Во-первых, очень широкую интеграцию, ведь абсолютно все десктопные процессоры имеют в своем составе контроллер этой шины. Во-вторых, он достаточно энергоэффективен. В-третьих, применение архитектуры Separate Reference Clock with Independent Spread Spectrum Clocking или SRIS, которая была разработана и реализована инженерами компании ASUS, позволяет отказаться от использования хост-контроллером отдельного тактового генератора. Это обеспечивает переход на более дешевые PCIe-кабели и гарантирует корректное распознавание SATA Express-устройств.

Складывание всех этих факторов дает нам простоту конечной реализации, легкость наращивания уровня производительности, сравнительно низкие финансовые затраты на дальнейшую разработку и достаточно высокую энергоэффективность.

И опять же отмечаем схожие исторические моменты: для лучшей совместимости SATA Express базируется на стандарте SATA, как и в свое время SATA использовал базу ATA для более простой замены интерфейса PATA. Кто сказал, что история не повторяется?

Как вы уже догадались, SATA Express по сути является лишь «мостом», который переводит компьютерную технику на скоростные возможности интерфейса PCI Express, сохраняя при этом совместимость с традиционным разъемом. Именно поэтому IT-специалисты определяют SATA Express в первую очередь как спецификацию нового типа коннектора, позволяющего осуществлять маршрутизацию сигналов интерфейсов PCI Express и SATA.

Вместе с SATA Express на сцену активно вышел и интерфейс M.2, который является просто уменьшенной реализацией того же SATA Express, но с дополнительным использованием линий USB 3.0. Однако конечное предназначение у этих интерфейсов одинаково: осуществить переход от возможностей SATA до потенциала PCI Express.

Что же мы имеем на данный момент? Первые материнские платы используют интерфейс SATA Express с двумя линиями PCI Express 2.0. То есть их максимальная пропускная способность составляет 2 ГБ/с или 16 Гбит/с. На практике же показатель достигает лишь отметки 10 Гбит/с. Компания ASRock в материнской плате ASRock Z97 Extreme6 использовала четыре линии PCI Express 3.0 для слота Ultra M.2, что теоретически увеличило его пропускную способность до 32 Гбит/с. Потенциал, как говорится, на лицо.

Что же касается интерфейса SATA 6 Гбит/с, то он все еще будет присутствовать на рынке длительное время, и лишь постепенно будет вытесняться интерфейсом SATA Express или последующими версиями PCI Express. Например, компания Western Digital прекратила отгрузку PATA-накопителей лишь в конце 2013 года. То есть еще 5-7 лет (а может и больше) интерфейс SATA будет активной составляющей компьютерных систем.

Твердотельные накопители серии Intel SSD DC P3700 с интерфейсом NVM Express

Для наиболее производительных SSD-накопителей, которые используются в серверах и облачных хранилищах, уже разработан и активно используется интерфейс NVM Express . Он является оптимизированной версией PCI Express, предназначенной исключительно для твердотельных накопителей, представленных в виде карт расширения и традиционных 2,5-дюймовых устройств. При этом последовательные скорости чтения и записи данных достигают 2800 и 2000 МБ/с соответственно. В будущем эти решения должны появиться и на рынке массовых систем.

А теперь давайте перейдем к герою данного обзора, накопителю (A256TU1D190004 SSD 256), и на его примере изучим практическую пользу от применения интерфейса SATA Express.

Спецификация

Производитель и модель		(A256TU1D190004 SSD 256)
Форм-фактор
Интерфейс
Используемый контроллер		ASMedia ASM1062R
Внутренние накопители
		Memoright MS 801
	Количество
	Суммарный объем, ГБ
	Режим работы
Габариты, мм		100 х 70 х 9,5
Сайт производителя

Так как новинка является своеобразным концептом, то на официальном сайте найти информацию о ней не представляется возможным. Поэтому рассматривать особенности тестируемого решения мы будем по мере знакомства с ним.

Внешний вид

К нам на тестирование поступил концепт накопителя, следовательно, информационное наполнение упаковки нам оценить не получится. Отметим, что коробка, в которой поставляется ASUS HYPER EXPRESS, имеет довольно большие размеры и отлично защищает его от внешних повреждений в процессе транспортировки.

Внутри упаковки находится сам носитель и кабель для передачи данных и подачи питания. Вполне возможно, что розничный образец будет содержать в комплекте также инструкцию и некоторые дополнительные «бонусы», но для большинства пользователей будет достаточно и такого минимального набора.

Накопитель имеет приятную внешность благодаря наклейке на верхней крышке, рисунок на которой имитирует шлифованный металл. Корпус новинки и вправду металлический, но имеет обычное черное матовое покрытие. Обратная сторона ASUS HYPER EXPRESS содержит несколько наклеек, указывающих его серийный номер и список полученных сертификатов. Надпись «Concept Edition» говорит о том, что мы имеем дело не с инженерным образцом, а концептом нового устройства. Следовательно, розничный вариант накопителя может быть еще заметно доработан и улучшен.

Корпус новинки выполнен в стандартном 2,5-дюймовом формате и имеет толщину 9,5 мм. При этом все крепежные отверстия также находятся на привычных местах, что делает его совместимым с соответствующими отсеками для обычных SSD.

Одна из главных особенностей носителя - интерфейс для передачи данных, представленный новейшим SATA Express. Далее мы еще рассмотрим его более подробно.

Внутреннее устройство

Откручивание четырех винтов позволяет нам получить доступ к аппаратному обеспечению накопителя. Оно представлено печатной платой с размещенными на ней элементами, в том числе и двумя портами mSATA для установки накопителей соответствующего форм-фактора.

В роле внутренних SSD используются два носителя Memoright MS 801 (MRMAL5A256GTUM2C00) объемом по 256 ГБ. Их техническая спецификация выглядит следующим образом:

Производитель и модель		Memoright MS 801 (MRMAL5A256GTUM2C00)
Форм-фактор
Интерфейс		SATA 6 Гбит/с
Объем, ГБ
Используемый контроллер		Marvell 88SS9187
Тип памяти
Температура хранения, °C
Рабочая температура, °C
Влажность, %
Максимальная последовательная скорость передачи данных, МБ/с
Максимальная скорость передачи случайных блоков размером 4 КБ, IOPS
Время наработки на отказ, часов (MTBF)
Габаритные размеры, мм
Сайт производителя

Центральное место в данных накопителях занимает контролер Marvell 88SS9187 . В качестве чипов памяти используются банки Toshiba TH58TEG9DDJBA89 с многоуровневой структурой, изготовленные по 19-нм техпроцессу. Чипы размещены с обеих сторон накопителей, а объем каждого из них составляет 64 ГБ. Также имеет место применение дополнительной кэш-памяти производства Micron (маркировка 2TE12). Новинки поддерживают целый ряд сертификатов, среди которых присутствуют FCC, CE и RoHS.

Среди преимуществ комплектных SSD следует отметить значительное время наработки на отказ, которое составляет более 2 100 000 часов, что весьма важно, ведь данные накопители работают в режиме RAID 0, а выход одного из них приведет к потере всей хранящейся на них информации.

Отметим, что общая емкость двух накопителей равна 512 ГБ, но 1/16 этого объема (32 ГБ) зарезервирована системой для эффективного использования всех ячеек памяти благодаря специальным алгоритмам.

Внутри ASUS HYPER EXPRESS применяется печатная плата собственного производства, на что недвусмысленно намекает надпись «ASUS COOPER».

Видное место на плате занимает контроллер ASMedia ASM1062R, предназначенный для создания массива RAID 0 с двумя установленными накопителями. Судя по многочисленным отзывам в сети, он не поддерживает технологию TRIM, которая предназначена для полного удаления информации из ячеек памяти и освобождения их для записи новых данных.

Утилита trimcheck-0.6 подтвердила данный факт. Насколько он повлияет на работу накопителя сказать трудно, так как сама технология призвана исключить постепенное падение скорости работы SSD-накопителей при удалении ненужных данных. Следовательно, ее отсутствие может проявить себя лишь спустя некоторое время.

Комплектный кабель с одной стороны имеет разъем SATA Express для подключения к системной плате, с другой - соответствующий интерфейс для подключения накопителя. Дополнительно присутствует также стандартный разъем SATA для подачи питания на новинку.

На стендовой материнской плате ASUS Z97-DELUXE присутствуют два интерфейса SATA Express. Один из них (SATA Express_1) работает под управлением контроллера ASMedia ASM106SE и совмещен с расположенным рядом интерфейсом M.2, следовательно, одновременно работать может только один из них. Работа второго разъема, обозначенного SATA Express_E1, обеспечена чипсетом Intel Z97, при этом он также совмещен с двумя портами USB 3.0 (USB3_E56) и интерфейсом PCI Express x16 (PCIe x16_3). По умолчанию системная плата автоматически определяет, к которому из указанных разъемов подключены устройства.

При этом в нижнем правому углу платы также присутствуют специальные разъемы (SATA_E_1_CLK и SATA_E_E1_CLK), замыкание которых позволяет указать на использование соответствующих интерфейсов SATA Express. Они позволяют избежать некоторых неприятных моментов, например, когда накопитель с интерфейсом SATA Express не определяется системой. Замыкание контактов приводит к тому, что на устройство подается синхронизирующий сигнал определенной частоты, следовательно, BIOS платы корректно распознает накопитель. Необходимость в использовании перемычек в скором времени должна быть устранена, так как генератор частоты будет размещаться непосредственно на печатной плате накопителя (архитектура SRIS). Мы обязательно проверим скоростные показатели новинки в режиме автоматического определения и с установленным на переключателе CLK-джампером, чтобы выяснить, какой из них более предпочтителен для конечного пользователя.

Утилита HD Tune Pro подтверждает отсутствие поддержки технологии TRIM, при этом отмечает поддержку накопителем системы мониторинга S.M.A.R.T. и аппаратной установки очередности команд NCQ:

• NCQ (native command queuing) - аппаратная установка очередности команд, которая позволяет оптимизировать производительность работы накопителя;
• S.M.A.R.T. (self-monitoring, analysis and reporting technology) - система мониторинга, следящая за состоянием накопителя, благодаря чему возможно спрогнозировать время выхода его из строя.

Файловая система

Объем памяти новинки составляет 447 ГБ или 480 млрд. байт. Несовпадение со значением 480 ГБ связано с десятичным переводом единиц измерения памяти. Такой маркетинговый ход производители накопителей используют во всем ассортименте продукции.

Тестирование

Для тестирования SSD-накопителя ASUS HYPER EXPRESS использовался следующий тестовый стенд:

Материнская плата	ASUS Z97-DELUXE (Intel Z97, Socket LGA1150, DDR3, ATX)
Процессор	Intel Core i7-4770K (LGA1150, 3,5 ГГц, 8 МБ кэш-памяти L3)
Кулер для процессора
Оперативная память	2 x 4 ГБ DDR3-2400 TwinMOS TwiSTER 9DHCGN4B-HAWP
Видеокарта	AMD Radeon HD 6970 2 ГБ GDDR5
Жесткий диск	Seagate Barracuda 7200.12 ST3500418AS, 500 ГБ, SATA-300, NCQ
Оптический привод	ASUS DRW-1814BLT SATA
Блок питания	Seasonic X-660 Gold (SS-660KM Active PF), 650 Вт, 120 мм Fan
Операционная система	Microsoft Windows 7 64-bit

Первый вывод, который можно сделать по результатам тестирования ASUS HYPER EXPRESS, - использование интерфейса SATA Express позволяет достичь действительно выдающихся показателей. Так, в нашем случае речь идет о скорости работы до 690 - 820 МБ/с (в зависимости от используемой утилиты), при этом даже наиболее производительные решения с интерфейсом SATA 6 Гбит/с демонстрировали максимальные результаты на уровне около 500 МБ/с.

Давайте рассмотрим полученные показатели более подробно. Утилиты CrystalDiskMark и AS SSD Benchmark демонстрируют очень похожие результаты. Так, скорость чтения с носителя составила 616 - 674 МБ/с, а запись происходит даже немного быстрее - на уровне 688 - 735 МБ/с. В EVEREST показатели линейного чтения новинки также высоки и составляют 665 - 715 МБ/с. Другие SSD в данном тестировании, как видим, не превышают отметки в 500 МБ/с.

Несмотря на столь высокие показатели во многих бенчмарках, рекордные результаты тестируемого накопителя были получены в утилите Intel NAS Perfomance Toolkit. Так, при записи видео на ASUS HYPER EXPRESS скорость копирования составила 769 - 820 МБ/с. Немного меньшими, но все равно впечатляющими оказались скорости проигрывания HD-видео в 2 и 4 потока - от 689 до 742 МБ/с. Благодаря таким высоким показателям средний результат новинки в Intel NAS PT составил 467 - 513 МБ/с, тогда как возможности обычных SSD находились в пределах 280 - 360 МБ/с.

А вот известная утилита HD Tune Pro, пожалуй, единственная, результаты которой не вписываются в общую картину, полученную с помощью других программ. О причинах данного обстоятельства говорить довольно трудно, так как каждое из приложений для тестирования имеет свои алгоритмы. При этом результаты четырех других утилит четко демонстрируют значительное преимущество новинки над обычными SSD.

Что касается джампера CLK, то, как показало тестирование, его лучше всего замыкать, ведь в таком режиме в большинстве случаев наблюдается заметное увеличение производительности.

Выводы

Знакомство с накопителем позволило нам также исследовать возможности новой версии последовательного интерфейса для передачи данных - SATA Express .

Применение SATA Express в тестируемом носителе позволяет достичь скорости до 820 МБ/с. Данный показатель не является максимумом для этой спецификации или для накопителя, поскольку ограничителем в данном случае выступают возможности mSATA-решений Memoright MS 801. Следовательно, использование более производительных носителей внутри ASUS HYPER EXPRESS позволит создать еще более скоростной накопитель. Но и полученный в процессе тестирования результат очень хорош, так как в обычных условиях он достижим либо при создании RAID-массива, либо в случае применения SSD с интерфейсом PCIe, которые сейчас очень дорогие. Хотя ради справедливости отметим, что стоимость тестируемой новинки также пока остается неизвестной.

Технологично в ASUS HYPER EXPRESS для достижения высокой скорости используется именно массив RAID 0 из двух накопителей mSATA. Поскольку компания ASUS не выпускает собственных SSD данного формата, то созданное устройство можно рассматривать как карман для установки двух компактных носителей. Более того, в сети имеется информация о возможной продаже новинки без накопителей, следовательно, и выбор в таком случае уже ложится на пользователей, что можно расценивать только как позитивный шаг навстречу покупателю.

Как показало тестирование, в случае использования накопителя с интерфейсом SATA Express более предпочтительным будет режим с установленной перемычкой SATA_CLK, что позволит еще несколько повысить и без того немалую производительность. В дальнейшем же повсеместная интеграция архитектуры SRIS позволит отказаться от необходимости применения этой перемычки.

Итак, мы узнали, в каком направлении будут развиваться интерфейсы для подключения накопителей в ближайшее время. Теперь нам остается понаблюдать, насколько быстро грядущие SSD смогут исчерпать пропускную способность интерфейса SATA Express и потребовать чего-то еще более скоростного. Как быстро это произойдет - пока трудно сказать, поживем - увидим.

Достоинства:

• высокие скорости работы, возможные благодаря высокой пропускной способности;
• приятный внешний вид;
• применение стандартного форм-фактора 2,5-дюйма с соответствующими креплениями.

Особенности:

• желательно установить джампер на системной плате (SATA_CLK);
• бесшумность работы;
• высокая надежность благодаря отсутствию движущихся частей;
• низкая чувствительность к вибрации;
• малое энергопотребление.

Недостатки:

• отсутствие поддержки технологии TRIM.

Выражаем благодарность украинскому представительству компании ASUS за предоставленный для тестирования накопитель.

Выражаем благодарность компаниям AMD , ASUS , Intel , Kingston и Sea Sonic за предоставленное для тестового стенда оборудование.

Статья прочитана 14110 раз(а)

Подписаться на наши каналы

Недавно я приобрел ноутбук ASUS K501UX, и на ютубе, и мне был задан вопрос, а можно ли в нем заменить обычный HDD диск современным, существенно более производительным SSD-диском? Конечно можно, но вот зачем? Не в том смысле, что я почему-то противник новых технологий, но, как мне кажется, уже сформировался стереотип мышления: жесткий диск выбросить, установить на его место твердотельный накопитель, и наступит благодать. Так то оно так, но все немного интереснее. Установка SSD в ноутбук может быть произведена несколькими способами. Давайте разберемся. Рассмотрим интерфейсы жестких дисков ноутбука, их варианты и возможности.

HDD vs SSD

Описывать преимущества твердотельных дисков перед обычными винчестерами смысла нет никакого. Достоинства и недостатки каждого хорошо известны любому, кто отличает «ноту до от ноты фа», или, в переложении к компьютерной тематике, процессорный сокет от интерфейса подключения дисков. Речь хочу повести немного о другом. Чтобы не быть голословным, возьмем для примера пару-тройку современных SSD-накопителей, относящихся к разным классам, от бюджетного до топового производительного устройства. Ну и для компании – обычный жесткий диск, просто для сравнения.

Сразу оговорюсь, что SSD-диски я выберу емкостью 256 Гб, ибо считаю, что на данный момент это оптимальный объем как по деньгам, так и по достаточности места для установки операционной системы, нужных программ. Винчестер же возьму емкостью 1 Тб. Для нашего разговора емкость диска не важна. Я сразу приведу кое-какие характеристики каждой модели, в частности, пиковую скорость чтения/записи. Остальные параметры в данный момент нас не интересуют.

Тип	HDD	SSD
Модель	HGST Travelstar 7K1000	SanDisk Plus	Samsung 850 EVO	PNY EP7011
Емкость, Гб	1000	240	250	240
	120	530	540	525
	120	440	520	490
Ориентировочная стоимость.	4600	3940	6700	14500

Заметили закономерность у всех твердотельных дисков? Максимальная скорость чтения/записи практически одинаковая у всех. При том, что цены различаются в несколько раз. Конечно, другие параметры дисков, как то: используемые контроллеры, тип установленной флеш-памяти, скорость случайного чтения/записи на блоках разного размера и т. п. будут различаться. Почему так?

Ответ кроется в интерфейсе, используемом для подключения накопителя, будь то винчестер или SSD для ноутбука или стационарного компьютера. Об интерфейсах и пойдет далее речь.

SATA, mSATA, M.2

Современные ноутбуки, как и стационарные компьютеры, как минимум имеют один, но чаще, несколько SATA-разъемов для подключения. Можно встретить и mSATA разъем, или M.2. Чем они различаются, что могут предложить в плане скоростных показателей и удобства использования? Немного теории.

Предупрежу сразу, оперировать будет примерными цифрами, дающими верное представление по возможностях интерфейса, но не усложняющие расчеты. Для простоты будем считать в килобайте 1000 байт.

SATA

Этот интерфейс пришел на смену уже ушедшему в историю PATA. Сейчас уже существует третья версия этого интерфейса. Кратко упомянем характеристики каждой версии:

1. SATA 1. Спецификация представлена в 2003-м году. Частота шины, на которой работал контроллер, составляла 1.5 ГГц. Это позволило достичь пропускной способности 1.5 Гбит/с, или примерно 150 Мбайт/с.
2. SATA 2. Частота шины была удвоена, до 3 ГГц, что удвоило и пропускную способность до 3 Гбит/с, или 300 Мбайт/с.
3. SATA 3. Частота шины контроллера опять увеличилась и достигла 6 ГГц. Пропускная способность – 6 Гбит/с, примерно 550-600 Мбайт/с.

Может возникнуть вопрос, если в байте 8 бит, то и пропускная способность должна быть выше, чем указано, ведь если разделить 6 Гбит на 8 получится 750 Мбайт/с. Дело в том, что при передаче данных используется система кодирования «8b/10b», при которой каждый байт данных сопровождается двумя битами служебной информации.

Учитывая, что SATA 3 активно вытесняет старые версии, наиболее интересен именно он. Если внимательно приглядеться к приведенным характеристикам пропускной способности, то можно заметить одну интересную вещь: она примерно равна скорости чтения SSD-дисков. Вернее, сказать надо наоборот – современные SSD-диски при операции последовательного чтения достигли потолка возможностей интерфейса SATA 3.

Что касается обычных жестких дисков, то для них и версии SATA 2, на самом деле, много. Ни один винчестер не в состоянии достигнуть его предела по передаче данных. Что уж говорить про SATA 3. Целесообразность его использования заключается только при чтении/записи в буфер винчестера. Механика все равно не позволяет достигнуть таких скоростей передачи.

mSATA

Это некая модификация обычного SATA для применения в ноутбуках и прочих подобных устройствах. Он позволяет подключить компактный SSD накопитель. Принципиально ничем не отличается от того же SATA 3, используя тот же контроллер с теми же характеристиками. Его наличие в ноутбуке позволяет подключить дополнительный твердотельный накопитель в пару с обычным винчестером или заменяющим его 2.5-дюймовым твердотельным. Установка SSD в ноутбук этого форм-фактора все равно даст заметный выигрыш в скорости, и может оказаться весьма полезной процедурой для не самых современных компьютеров.

M.2

Вот на этом интерфейсе подключения накопителей остановимся немного подробнее. Он пришел на смену mSATA, имеет другой разъем, и служит для тех же целей – подключения компактных SSD накопителей. Кстати сказать, не только их, этот интерфейс пригоден для установки карт расширения, например, Wi-fi модулей, Bluetooth адаптеров и т. п. Сейчас нас интересует подключение дисков.

И интересует потому, что хоть к нему и подключаются накопители, от SATA он отличается существенно. И не только разъемом. Все прелесть в том, что помимо контроллера SATA используется и более мощная в плане скоростных характеристик шина PCI-Express. Эта шина также добралась до третьей версии, что дает возможность интерфейсу M.2 использовать 4 линии шины PCI-Express.

Если переводить это в цифры, то:

• PCI Express 2.0 с двумя линиями (PCI-E 2.0 x2) обеспечивает пропускную способность 8 Гбит/с, или примерно 800 Мбайт/с.
• PCI Express 3.0 с четырьмя линиями (PCI-E 3.0 x4) дает 32 Гбит/с, что соответствует примерно 3.2 Гбайт/с.

Как видно, существенная разница по сравнению с SATA. Правда, следует оговориться. Подключаемый диск может использовать как интерфейс SATA, так и один из вариантов PCI-Express. К тому же важно, чтобы производитель материнской платы обеспечил выполнение требования спецификаций этого интерфейса.

Модель	Plextor PX-256M7VG	Kingston HyperX Predator
Емкость, Гб	256	240
Интерфейс	SATA 3	PCI-E x4
Макс. скорость последовательного чтения, Мбайт/с	560	1290
Макс. скорость последовательной записи, Мбайт/с	530	600
Ориентировочная стоимость.	6100	11100

Поясним таблицу. Диск от Plextor использует интерфейс SATA, что накладывает свои ограничения на скорость обмена накопителя с контроллером. Возможности используются полностью. Kingston же работает на другой шине, PCI-E, что заметно сказывается на производительности. К сожалению, и на цене тоже, но это уже другая тема.

Продолжая разговор об интерфейсе M.2, нельзя не сказать об различиях разъемов этого интерфейса, заключающихся в вариантах расположения ключей, т. е. вырезов. Формат разъема бывает следующих видов:

Тип ключа	B key (M.2 Socket2)	M key (M.2 Socket3)
Схема
Расположение ключа	Контакты 12-19	Контакты 59-66
Поддерживаемые интерфейсы	PCIe ×2, SATA, USB 3.0, Audio, PCM, IUM, SSIC и I2C	PCIe ×4 и SATA

Соответственно, SSD-диски имеют коннекторы также нескольких типов:

Тип ключа	B key	M key	M&B key
Схема
Расположение ключа	Контакты 12-19	Контакты 59-66	Контакты 12-19 и 59-66
Поддерживаемые интерфейсы	PCIe ×2, SATA	PCIe ×4, SATA	PCIe ×2, PCIe ×4, SATA

Как видно, SSD-накопители выпускаются не только с B или M, но и с универсальным M&B ключом, который позволяет устанавливать такой диск в любой разъем с ключом B или M.

Сразу становится понятно, чем разъем M.2 лучше SATA, к которому мы все уже привыкли. Название последнего говорит само за себя - интерфейс подключения дисков только один, SATA, и вариантов быть не может. В то же время M.2, обладая всеми характеристиками этого интерфейса, способен работать и на другой шине, т. е. PCI-Express, а это уже, как говорится, совсем другие деньги. Вернее, совсем другие скорости.

Следует сказать, что разъем M.2 весьма универсален, и применяется для подключения самых разнообразных устройств. Тип устройства определяется расположением ключа, что предотвращает установку неподдерживаемого устройства в данный разъем. Например, M.2 с ключом E (контакты 24–31), как и ключ A (контакты 8–15) используется для подключения Wi-fi и Bluetooth адаптеров, ряда других устройств, но не предназначен для подключения SSD дисков.

Мало того, в спецификации зарезервированы ключи, не используемые в данный момент, но могут оказаться востребованными в будущем. Ключ F запланирован для использования с будущими интерфейсами памяти, предусмотрены также ключи C, D, G и т. д.

Заканчивая о маркировке, упомянем и такую: в спецификации разъема на материнской плате часто стоят цифры, например, «поддерживает устройства 2242, 2260, 2280». Ничего страшного в этой маркировке нет. Все просто. Это габариты диска, для которых есть крепеж, т. е. площадка, в которую закручивается винт для фиксации накопителя. Получается, если декларирована поддержка накопителей 2280, это означает, что их размеры должны быть 22 мм в ширину и 80 мм в длину.

Выбор и установка SSD в ноутбук

На что обратить внимание при выборе твердотельного диска формата M.2?

Во-первых, на тип ключа, хотя большинство моделей предлагается с универсальным M&B.

Во-вторых, используемый диском интерфейс. Если это SATA 3, то скорость обмена примерно 550 Мбайт/с – это потолок. Если используется PCI Express, то тут уже интереснее, но и дороже.

Вопросы о том, какой контроллер лучше, какая память используется, наличие поддержки команд TRIM и прочие характеристики конкретных накопителей – тема отдельного разговора.

Заключение

Подведем итоги. Ноутбуки, в силу своей компактности, большого выбора в апгрейде дисковой системы не предоставляют. Всегда можно было заменить установленный диск на более емкий, производительный, или вообще заменить его твердотельным, проиграв в емкости, но существенно выиграв в скорости.

Наличие в ноутбуке разъема M.2 – приятный бонус, дающий интересную возможность изменить конфигурацию и, главное, существенно увеличить скорость обмена с накопителями. Возможны несколько вариантов.

Вариант 1

Жесткий диск, особенно если у него емкость 1 Тб или даже выше, не трогать, а вот в качестве системного установить SSD-диск форм-фактора M.2 (или mSATA). Что получаем? После переноса на этот диск системы имеем быстрый загрузочный носитель с полным набором программ, критичных к производительности дисковых операций. Это могут быть и графические пакеты, и программы для монтажа видео, и даже «тяжелые» игры. Жесткий диск остается в качестве файлопомойки и для установки программ, не нуждающихся в большой скорости обмена с накопителем. Таким образом, заодно бережем ресурс SSD диска.

Что в минусах такого варианта? Как ни странно, увеличенное энергопотребление. Это актуально для тех, кто часто работает автономно, без подключения к сети. Казалось бы, много ли потребляет SSD? Немного, но дело в другом. Жесткий диск то никуда не девается, и все равно «кушает» батарею. Замена его на твердотельный немного, но увеличивает продолжительность работы от аккумулятора. Зато уменьшает полезную емкость дисков.

На мой взгляд – самое оптимальное решение. Установка SSD в ноутбук выполняется как дополнение к жесткому диску еще и SSD. Именно так я и поступил.

Вариант 2

Использовать самый маленький по объему SSD для кеширования дисковых операций. Бюджетное решение, некая полумера, но компьютер станет работать шустрее.

Имеет право на существование.

Вариант 3

Установить SSD формата M.2, но не делать его системным, а использовать для работы программ, которым необходима высокая производительность дисков.

M.2, возможно, в какой-то мере также переходной этап в ожидании следующего поколения интерфейса подключения накопителей. Ну а пока… Пока следует воспользоваться тем что есть, использовать разъем M.2 для установки SSD диска, которому вполне по силам обогнать самый крутой 2.5-дюймовый накопитель, какой можно поставить взамен традиционного жесткого диска. Интерфейс это позволяет!