контроллер ssd дисков какой лучше

Выбираем SSD в 2021 году: стоит ли вообще менять HDD на SSD и какую модель SSD выбрать

реклама

Прогресс не стоит на месте и традиционные жёсткие диски (HDD) уступают место в домашних компьютерах и ноутбуках твёрдотельным накопителям (SSD). Кто-то уже давно с ними знаком и разбирается во всех тонкостях выбора SSD. Другие желают приобрести свой первый SSD или обновить существующий, но не нашли времени или желания вникнуть во все технические аспекты данных накопителей. И перед ними возникает пресловутая проблема выбора. Предлагаю вместе разобраться в данном вопросе чуть более подробно.

1. А нужно ли менять HDD на SSD, чем они отличаются и какие у них преимущества?

Традиционный жесткий диск (HDD) – это запоминающее устройство (компонент компьютера), основанное на принципе магнитной записи. С помощью магнитных головок производится запись (считывание) информации на вращающиеся круглые пластины. Его основные преимущества заключаются в более низкой цене в перерасчете на объём, а также, гораздо более длительный срок хранения информации в выключенном состоянии. Их недостатки: это раздражающая некоторых шумность, низкие скоростные характеристики по сравнению с SSD и меньшая удароустойчивость.

реклама

SSD не имеют механически подвижных элементов и состоят из распаянных на плате нескольких чипов и мелких электронных компонентов. Они бесшумны, более удароустойчивые и значительно быстрее HDD. Но SSD объёмом один терабайт стоит значительно дороже терабайтного жёсткого диска. А хранение информации на них в выключенном состоянии не столь долговременно. Поэтому если вы решили купить SSD и, скинув на него семейный архив, убрать его на хранение шкаф, то передумайте это делать.

реклама

2. А какой SSD подойдёт в мой компьютер или ноутбук?

Всё, с необходимостью SSD в компьютере разобрались! А какой именно SSD подойдёт в ваш компьютер или ноутбук? Для того, чтобы не бегать в магазин и не просить обменять свежекупленный накопитель, давайте разберемся каких видов они бывают. Отбросим ненужную нам информацию и остановимся на реальной практике. В домашних системах сейчас используются три вида SSD:

1. SSD с интерфейсом SATA в корпусе 2,5 дюйма;

2. SSD с интерфейсом SATA в формате M.2;

реклама

3. SSD с интерфейсом NVME в формате M.2.

Первые два полностью идентичны по своим техническим характеристикам и начинке (одинаковые модели разных форматов), но имеют разную форму. Накопитель 2,5 подключается при помощи проводов к материнской плате, а SATA в формате M.2 вставляется в разъём на материнской плате без всяких проводов, что, несомненно, более удобно. Оба SSD с интерфейсом SATA, как правило, имеют небольшой нагрев и не нуждаются в дополнительном охлаждении. NVME более «пылкие» и им иногда требуется радиатор охлаждения. NVME SSD также устанавливается в разъём M.2 на материнской плате. Вот здесь и кроется главный подводный камень. Дело в том, что в разъём M.2 не всегда поддерживает и SSD SATA M.2 и SSD NVME M.2.

Что же делать? Этот вопрос решается легко. Узнайте точное название вашей материнской платы или ноутбука и найдите их на сайте производителя. Затем перейдите в раздел описания технических характеристик и найдите там нужную информацию о том какой разъём M.2 какой тип накопителя поддерживает. Чтобы не искать коробки от материнской платы или не залезать в системный блок компьютера, скачайте программу CPU-Z. На третьей вкладке вы найдёте название вашей материнской платы. Помните, что некоторые ноутбуки могут и вовсе не поддерживать замену накопителя или доступ в корпус может быть затруднён. Тогда вам необходимо обратиться за советом или помощью к другим людям, если у вас это вызывает трудности. А если доступ к отсеку накопителя доступен, то ноутбук можно взять с собой в магазин. За удаленным советом всегда можно обратиться в соответствующую ветку конференции Overclockers.ru.

3. Какая разница между SSD SATA и NVME?

Накопители NVME работают по другому протоколу и имеют более высокие скоростные характеристики. Но они имеют и более высокую цену. Цена и тех и других сильно зависит от «начинки». В более «быстрые» продукты ставятся более производительные контроллеры. Контроллеры также бывают безбуферные и с DRAM буфером. Выражаясь простым языком, вторые, как правило, имеют более высокие скорости на записи и менее подвержены в использовании такому моменту как «залипание» системы на несколько секунд в некоторых сценариях (Windows перестает реагировать на ваши манипуляции мышью или клавиатурой). Но это нечастое и малозаметное в повседневном использовании явление и бояться его не стоит. Обещаю, что не буду больше вас отпугивать от использования SSD, ведь я тут расписываю их преимущества уже целую страницу.

Так какой SSD брать, SATA или NVME? Если вы перешли с HDD на SATA SSD, то вы испытаете «Вау-эффект», а вот при переходе с SATA SSD на NVME SSD вы скорее всего разницы не ощутите. Всё дело в том, что разница в них по большому счёту видна лишь на линейных скоростях. А они используются не так часто, к примеру при перекидывании больших файлов с одного SSD на другой. При профессиональном использовании компьютера, разница уже может быть очень заметна, например на записи файлов большого объёма внутри программы. Если говорить о скачивании игр из интернета, то сначала стоит озвучить максимальную скорость по вашему тарифу. И если тариф 100 Мбит/с, то качаться игра будет одинаково долго на любой SSD. Разница между накопителями на мелкоблочных операциях зависит уже от той самой «начинки».

Стоит упомянуть об объёме накопителя и типе установленного в него флэша. Много объёма никогда не бывает! На накопителях большего объёма пропорционально выше скорость записи. Поэтому нацеливайтесь всегда на максимальный объём, который вы можете себе позволить, с учётом цены. Флеш-память на сегодня в потребительском сегменте представлена тремя видами: MLC, TLC и QLC. Первая двухбитная память имеет больший ресурс, но она дорогая. Трёхбитная TLC на сегодня является оптимальным вариантом. Накопителей с четырехбитным QLC типом памяти я рекомендую избегать, поскольку они не имеют значимых ценовых преимуществ, а в остальном они содержат лишь недостатки (низкий ресурс и скорость записи).

4. Я уже в магазине, что мне покупать?

Любые комплектующие стоит покупать в крупном сетевом магазине с наилучшим отношением к клиенту по части гарантийного сервиса. Покупка на китайских площадках уместна, лишь когда вы не боитесь потерять свои деньги и точно знаете чего хотите.

Вариант первый.

Если вам не важны технические характеристики, вы вообще в принципе не желаете разбираться во всех этих тонкостях и вы просто хотите купить самый дешевый SSD, что есть в магазине, то всё просто. Обратитесь к продавцу-консультанту и он вам что-нибудь продаст. Если вы в недоумении для чего вы тогда всё это читали, то перейдём к варианту с вашим участием. Решайте, какую сумму вы собираетесь потратить. Затем попросите продавца показать вам SSD с памятью TLC, нужного вам объёма и с максимальным из предоставленных гарантийным сроком, «влезающих» в указанных вами сумму. Самым неплохим недорогим вариантом будет являться SSD KIOXIA (Toshiba) 2.5″ Exceria SATA III 3D BiCS TLC с трёхгодичной гарантией. Он не отличается выдающимися показателями скоростей, но это качественный накопитель с минимальным нагревом и оригинальным флешем Toshiba, а не отбраковкой.

Вариант второй.

Если вы желаете максимально сэкономить и не идти в финансовый разнос, но не согласны покупать что попало, то для вас есть варианты хороших SSD с DRAM-буфером. Это то, что называется «лучшее за свою цену». Чаще всего лучше взять накопитель «послабее», но большего объёма.

— PLEXTOR PX-512M8VC

— Western Digital Blue

— SAMSUNG 860 EVO (не рекомендуется для старых систем AM3)

— Crucial MX500

— WESTERN DIGITAL Blue M.2

— SAMSUNG 860 EVO M.2

— Crucial MX500 M.2

— KINGSTON SA2000 M.2

— WD Blue SN550 (безбуферник, но хорошего качества)

Вариант третий.

Когда хочется уже что-то посерьезнее, но, всё ещё, не теряя рассудок и не соря деньгами. Это однозначно буферные NVME накопители объёмом от 480 GB.

— A-Data XPG SX8200 Pro

— A-Data XPG GAMMIX S11 Pro

— PNY CS3030

— Smartbuy Impact E12

— Samsung 970 EVO

— Samsung 970 EVO Plus

— Western Digital Black SN750

Вариант четвёртый.

Гулять, так гулять! Хочется самого быстрого и мощного и без всяких компромиссов. В этом случае лучше смотреть накопители объёмом от 1 TB.

— PNY CS3040

— Smartbuy Impact E16

— Samsung 980 PRO

— Western Digital Black SN850

Я считаю, что на этом проблему выбора SSD можно считать решенной. Конечно, у каждого своё мнение по этому вопросу и им можно аргументировано поделиться.

Источник

Введение в SSD. Часть 5. Контроллерная

В прошлых частях цикла мы рассказывали про историю накопителей, о применяемых интерфейсах и форм-факторах, а также про организацию на физическом уровне. Пятая же часть посвящена «мозгу» современного твердотельного накопителя.

Контроллер современного накопителя — маленький компьютер, который принимает стандартизированные команды и выполняет соответствующие действия с подконтрольным ему хранилищем. При этом внутреннее устройство контроллера может быть любым.

У Intel есть накопитель P4618 6.4 TB, который представляется системе как два накопителя по 3.2 TB. Аналогичное встречается и среди жестких дисков. Накопители Seagate с технологией MACH.2 — это два диска, «заключенные» в одном корпусе и объединенные единым контроллером.

Контроллер — достаточно сложное устройство, которое в зависимости от предназначения диска выполняет различные задачи по управлению данными. Например, базы данных часто требуют от накопителя запись непосредственно в энергонезависимую память, минуя кэш, и в этом случае серверный SATA SSD будет быстрее, чем пользовательский NVMe. Из-за большой вариативности контроллеров не будем вдаваться в детали конкретных устройств, а поговорим об общих принципах работы современного твердотельного накопителя.

Особенности записи

Блоки и страницы в NAND-памяти. Источник
Хранилище твердотельного накопителя состоит из множества полевых транзисторов, соединенных друг с другом. При таком подходе чтение и запись выполняются страницами данных, размер которых обычно 4 КиБ. Таким образом, изменение одного бита на диске приводит к необходимости перезаписать всю страницу данных. Эта проблема называется усилением записи (Write Amplification).

Кроме того, твердотельные накопители не могут обновить данные в странице. Обновление страницы производится в четыре шага:

Износостойкость

Выравнивание износа. Источник
Современные накопители построены на базе ячеек TLC, ресурс которых в разы меньше, чем у накопителей с ячейками SLC и MLC. Если какая-то программа в ОС будет постоянно перезаписывать маленький файл, а контроллер будет «наивно» обновлять одну страницу данных, то вскоре блок с этой страницей исчерпает ресурс. Исчерпание ресурса будет отображено в показателях накопителя, что неизбежно приведет к беспокойству системного администратора.

Во избежание сильного износа единичных блоков накопителя применяются технологии выравнивания износа (Wear Leveling). При этом обновление данных выполняется без очистки страницы накопителя и выглядит так:

Балансировка износа

В каком-то смысле производитель накопителей обманывает нас дважды. Первый раз использует десятичные приставки вместо двоичных: 480 ГБ — это 447 ГиБ. А второй раз, когда фактический объем накопителя больше, чем доступно пользователю. Часть объема зарезервирована производителем для внутренних нужд контроллера. Такой резерв называется запасной областью (spare).

Таким образом, у контроллера всегда есть немного свободного пространства, которое может быть использовано для внутренних процессов. Хотя точных данных нет, в различных источниках утверждается, что для контроллера резервируется от 7 до 28 % объема накопителя.

Как бы то ни было, вернуть зарезервированную производителем область в собственное пользование не получится.

Процесс «сбора мусора». Источник
Помимо балансирования износа, в контроллерах в фоновом режиме часто проходит процесс «‎сбора мусора» (garbage collection). В ходе него с нескольких блоков собираются актуальные страницы и помещаются в один блок. Затем исходные блоки очищаются, так как в них не осталось страниц с данным.

Важно отметить, что сборщик мусора занимается перекладыванием данных в хранилище, чтобы было как можно больше чистых блоков. При этом он не может понять, что на файловой системе какой-то файл отмечен удаленным, так как контроллер накопителя не умеет работать в терминах файловых систем.

Для решения этой проблемы в каждом из протоколов есть команда, позволяющая уведомить контроллер об удалении файла. Для NVMe — это deallocate, для SATA — TRIM, а для SCSI — unmap. Суть каждой их этих команд одинакова: пометить страницы с удаленным файлом как «грязные».

Контроллеру приходится постоянно беспокоиться о состоянии страниц хранилища. При этом напрашивается очевидная оптимизация: если операционная система пытается считать данные со страниц, на которых нет данных, то вместо операции чтения можно просто генерировать необходимое количество нулей.

Это легко подтверждается с помощью эксперимента. Проводим Secure Erase для накопителя и запускаем тесты на случайное чтение с глубиной очереди 64. Затем «забиваем» накопитель с помощью последовательной записи, желательно дважды. И повторяем тесты.

В наших тестах использовался SSD-накопитель Micron 7300 1.92 TB, подключенный по PCIe 3.0 x4. Третья версия PCI Express по четырем линиям способна пропускать 3940 МБ/с или 3757 МиБ/с. Мы, конечно, не достигли предела, но надо полагать, это из-за накладных расходов на протокол NVMe. Тем не менее, видно, что чтение с диска без данных «упирается» в предел 3400 МиБ/с. После заполнения диска на 15% результаты тестов стали хуже.

Несмотря на то, что контроллер накопителя всегда пытается сделать как лучше, иногда системному администратору стоит взглянуть на показатели диска своими глазами.

Показатели

Вне зависимости от интерфейса накопителя SSD имеют набор показателей состояния, которые могут быть считаны системным администратором. Для SATA-накопителей используются показатели S.M.A.R.T., которые не стандартизированы. Отсутствие стандарта приводит к появлению различных трактовок одного показателя.

Рассмотрим вывод утилиты smartctl на примере Intel S4510.

Для нашего диска интересны следующие параметры:

С точки зрения износа исправного диска интересен показатель 233 Media_Wearout_Indicator, так как при достижении числа 1023 накопитель программно заблокируется и будет доступен в режиме только для чтения.

Показатели S.M.A.R.T — это особенность протокола SATA. Для NVMe-накопителей есть NVMe log, который также считывается программой smartctl. Аналогичный вывод можно получить с помощью команды nvme smart-log.

В выводе NVMe накопителя меньше непонятных показателей, но все равно есть место разночтениям. Легко предположить, что параметр percentage_used отвечает за объем занятого пользователем пространства на диске, но это не так. Этот параметр эквивалентен Media_Wearout_Indicator и обозначает износ накопителя.

Не стоит забывать, что предоставляемые показатели и поведение контроллера реализуется прошивкой, которая может быть обновлена.

Перепрошивка

О прошивке твердотельных накопителей задумываются нечасто. В лучшем случае после покупки «накатывают» свежую версию и забывают до конца жизни накопителя.

Как бы то ни было, обновления прошивки редко приносят какие-то значительные и заметные для пользователя нововведения. Прошивка, как и любое другое программное обеспечение, может содержать ошибки, в том числе критические. К счастью, это происходит редко, а потому нет надобности постоянно поддерживать актуальность прошивок на всех используемых накопителях.

Хотя NVMe можно перепрошить через команды fw-download и fw-commit, чаще всего обновление прошивки производится через утилиты, предоставляемые производителем накопителя. Во избежание потенциально деструктивных действий мы не будем публиковать точные команды, а порекомендуем обратиться к официальной инструкции от производителя.

Заключение

Контроллеры накопителей — сложные устройства, которые управляют не менее сложными процессами, которые проходят внутри твердотельных накопителей. Мы рассмотрели только самые интересные процессы в общих чертах.

Если вам хочется больше погрузиться в особенности работы с NVMe, рекомендуем статью про пространства имен NVMe.

Источник

Какой контроллер лучше на SSD

Что такое контроллер SSD

Как узнать, какой контроллер у SSD

Какой контроллер SSD лучше

Скорость последовательной записи

Transcend SSD370S 32 Гб TS32GSSD370S

Silicon Motion SM2246

Silicon Power Slim S55 120 Гб SP120GBSS3S55S25

Phison PS3108-S8 или SandForce SF-2281

Silicon Power Velox V55 240 Гб SP240GBSS3V55S25

Phison PS3108-S8 или SandForce SF-2281

Silicon Power Slim S55 240 Гб SP240GBSS3S55S25

Phison PS3108-S8 или SandForce SF-2281

Transcend SSD370S 64 Гб TS64GSSD370S

Silicon Motion SM2246

Transcend SSD370S 128 Гб TS128GSSD370S

Silicon Motion SM2246

Seagate IronWolf 110 240 Гб ZA240NM10011

Micron 5210 ION 1.92 Тб MTFDDAK1T9QDE

SmartBuy Revival 3 120 Гб SB120GB-RVVL3-25SAT3

SmartBuy Jolt 60 Гб SB060GB-JLT-25SAT3

Silicon Motion SM2258

Скорость последовательной записи

SmartBuy Jolt 60 Гб SB060GB-JLT-25SAT3

Silicon Motion SM2258

Exegate Next 60 Гб EX280421RUS

Silicon Motion SM2258XT

Exegate Next Pro 60 Гб EX278215RUS

Silicon Motion SM2258

Exegate Next Pro 120 Гб EX276536RUS

Silicon Motion SM2258

Goodram CL100 gen.3 120 Гб SSDPR-CL100-120-G3

Exegate Next 120 Гб EX276687RUS

Silicon Motion SM2258

SmartBuy Jolt 120 Гб SB120GB-JLT-25SAT3

Silicon Motion SM2258

Goodram CX400 128 Гб SSDPR-CX400-128

Exegate Next Pro+ 128 Гб EX280461RUS

Silicon Motion SM2258

Apacer AS340 Panther 120 Гб AP120GAS340G-1

Silicon Motion SM2258

Скорость последовательной записи

Goodram IRDM Pro 512 Гб IRP-SSDPR-S25C-512

Gigabyte UD Pro 1 Тб GP-UDPRO1T

Goodram IRDM Pro 2 Тб IRP-SSDPR-S25C-256

Gigabyte UD Pro 512 Гб GP-UDPRO512G

Western Digital Blue 250 Гб WDS250G2B0A

SanDisk Ultra 3D 500 Гб SDSSDH3-500G-G25

Western Digital Blue 500 Гб WDS500G2B0A

Silicon Power Slim S55 480 Гб SP480GBSS3S55S25

Phison PS3108-S8 или SandForce SF-2281

Samsung 860 EVO 250 Гб MZ-76E250BW

Samsung 860 PRO 1 Тб MZ-76P1T0BW

Комментарии (13)

Рекламный блок

Подпишитесь на рассылку

Навигация

Облако тегов

Архив статей

Сейчас обсуждаем

Екатерина

admin, Спасибо, загрузила в безопасном просто режиме и нашла все фото

Александр

Дмитрий

Дмитрий, Добрый день! Чистая 11 официальная без твиков и каких либо изменений, кроме доступных

Фёдор

код ошибки 0х8007007b

admin

Недавно обновлял Windows 7 до Windows 11 и лицензия сохранилась. Обновляйтесь, ибо удача улыбается

О проекте RemontCompa.ru

RemontCompa — сайт с огромнейшей базой материалов по работе с компьютером и операционной системой Windows. Наш проект создан в 2010 году, мы стояли у истоков современной истории Windows. У нас на сайте вы найдёте материалы по работе с Windows начиная с XP. Мы держим руку на пульсе событий в эволюции Windows, рассказываем о всех важных моментах в жизни операционной системы. Мы стабильно выпускаем мануалы по работе с Windows, делимся советами и секретами. Также у нас содержится множество материалов по аппаратной части работы с компьютером. И мы регулярно публикуем материалы о комплектации ПК, чтобы каждый смог сам собрать свой идеальный компьютер.

Наш сайт – прекрасная находкой для тех, кто хочет основательно разобраться в компьютере и Windows, повысить свой уровень пользователя до опытного или профи.

Источник

Контроллеры SSD – обзор, сравнение, производители

В статье мы расскажем о контроллерах SSD-накопителей: что это и какие функции они поддерживают, как разобраться в характеристиках этих электронных устройств, какие фирмы их производят, и какой контроллер для SSD выбрать.

Контроллеры SSD дисков – что это

Контроллер SSD — это микросхема с предустановленной программой (прошивкой), «мозг» твердотельного накопителя. В процессе чтения или записи во флэш-память он обеспечивает обмен данными с шиной, руководит операциями записи или чтения информации из ячеек, управляет структурой размещения данных и контролирует состояние ячеек. Помимо этого, контроллер занимается обслуживанием ячеек, очисткой памяти от мусора, предотвращением износа устройства, корректировкой ошибок. Таким образом, качество и функциональность контроллера влияют не только на скорость чтения и записи SSD, но также на долговечность и стоимость этого устройства.

Из чего состоит контроллер – функции контроллера

Микропроцессор контроллера. Имеет от 1 до 4 ядер. Как в любом процессоре, количество и быстродействие ядер определяют производительность SSD. Чем больше ядер — тем лучше справляется накопитель при одновременной нагрузке от нескольких приложений.

Интерфейс между процессором и флэш-памятью NAND. Эта часть контроллера ССД занимается обменом данными с чипами памяти и может иметь до 10 каналов. Каждый канал может обслуживать один или несколько чипов NAND. Чем больше каналов, тем выше производительность SSD, но при этом сложнее становится и контроллер — увеличивается количество контактов и энергопотребление. Поэтому, в зависимости от предполагаемой сферы использования накопителя, производителям приходится подбирать баланс между быстродействием и энергоэффективностью.

Блок управления хост-интерфейсом. Ранее мы уже рассказывали о физических (SATA, PCI-Express, SAS и др.) и логических (AHCI, NVMe) интерфейсах подключения SSD-накопителей. Многие из них изначально создавались для механических HDD с их вращающимися пластинами и считывающей магнитной головкой. Для тех твердотельных накопителей, которые используют интерфейсы магнитных жестких дисков, одна из задач контроллера — имитировать работу обычного HDD, передающего блоки, секторы и другие стандартные порции данных. Но, помимо этого, блок управления хост-интерфейсом может оптимизировать порядок выполнения серии команд на чтение и на запись (зачастую чтение оказывается предпочтительней записи), чтобы уменьшить задержки и увеличить пропускную способность. И если у стандартного подключения SATA есть всего одна очередь необработанных команд, вмещающая в себя до 32 запросов, то диски с поддержкой NVMe имеют до 65 536 очередей, содержащих до 65 536 команд в каждой очереди, что является огромным ресурсом для оптимизации.

SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) — технология самоконтроля, анализа и отчетности. Это система мониторинга SSD, отслеживающая и записывающая (набор параметров может отличаться в зависимости от производителя) сведения о состоянии накопителя. Наиболее интересны такие показатели, как:

число ошибок считывания;

количество записанной информации;

прогноз продолжительности функционирования накопителя исходя из периода эксплуатации;

количество потенциальных участков накопителя, подлежащих замене;

количество неисправных секторов, не подлежащих восстановлению.

Блок выравнивания износа. Для того, чтобы записать данные в ячейку памяти ССД, предварительно ее требуется очистить. У HDD для этого достаточно просто обозначить соответствующий блок памяти, как неиспользуемый, но для твердотельных накопителей необходимо произвести физическую операцию стирания данных. А поскольку флэш-память может выдерживать ограниченное число циклов записи/стирания информации (в зависимости от типа ячеек — SLC, MLC, TLC или QLC, оно будет равняться от сотни тысяч до тысячи), то если в какую-то конкретную ячейку будут постоянно производиться операции записи и стирания, а в другие — нет, эта ячейка быстро выйдет из строя, тем самым уменьшая объем накопителя. Для предотвращения такого исхода контроллеры SSD реализуют те или иные алгоритмы по выравниванию износа, чтобы максимально равномерно распределить операции записи по блокам флэш-памяти.

Система контроля неисправных секторов памяти. В момент, когда сектор памяти NAND становится непригодным для использования, контроллер SSD должен отследить это изменение, предотвратить дальнейшую запись в него и заменить отказавший сектор резервным.

Блок предотвращения случайного изменения ячеек. При создании современных чипов памяти, ячейки упакованы в плотную трехмерную структуру. Постоянное утончение технологического процесса может привести к тому, что при чтении или записи в ячейку возникнут перекрестные связи с соседями, и произойдет незапланированное изменение значений в близлежащих ячейках. Одна из задач контроллера — это предотвратить.

Блок контроля и коррекции ошибок (ECC). Занимается обнаружением и исправлением ошибок связи; обеспечивает контроль целостности данных при записи или чтении.

Блок шифрования. У большинства современных SSD возможность аппаратного шифрования и механизм дешифровки встроены непосредственно в микросхему контроллера, что высвобождает ресурсы процессора и операционной системы. Шифрование необходимо в том случае, если нужно защитить устройство и его содержимое от завладевших им злоумышленников, соседей по комнате, членов семьи, коллег, должностных лиц и пр. На ряде накопителей поддерживается механизм самошифрования — невидимый для пользователя, не влияющий на производительность диска и обеспечивающий высокий уровень безопасности данных.

Буфер/кэш. Часть контроллера, отвечающая за работу с внешним DRAM-буфером, о котором мы уже говорили в статье «Типы и виды SSD дисков». При отсутствии внешней микросхемы DRAM небольшой буфер, основанный на энергозависимой памяти, может быть встроен внутрь самого контроллера. Иногда присутствуют оба этих решения.

Блок прерывания записи. Если при обновлении служебной информации или во время записи данных пропадет питание SSD, это может привести как к потере информации, так и к повреждению самого накопителя. Этот блок контролирует исчезновение питания, и в основном предусмотрен в накопителях корпоративного сегмента.

Помимо вышеперечисленных функций (выравнивания износа, контроля за неисправными блоками, кэширования, коррекции ошибок и др.) стоит упомянуть еще три важных задачи среди «служебных обязанностей» контроллера SSD.

Сборка мусора. Мы уже говорили о том, что флэш-память NAND не может перезаписывать данные на занятое место без его предварительной очистки. Ячейки памяти сгруппированы в страницы (обычно размером от 4 до 16 КБ), страницы группируются в блоки размером от 128 до 512 страниц. Страница — это минимальная единица для чтения и записи в SSD, то есть при операции записи данные могут дозаписываться в частично уже занятый блок — на те страницы, что оставались чистыми. В противовес этому, аппаратные ограничения таковы, что стирание может производиться только блоками целиком.
Что же происходит в том случае, когда нам нужно изменить несколько записанных страниц? Информация считывается с диска, изменяется и записывается на свободные (предварительно очищенные) страницы; а те страницы, что содержат неактуальные данные, помечаются как «грязные». Таким образом, часть памяти начинает занимать мусор — устаревшая информация, которая уже никому не нужна. Записать на это место другое содержимое невозможно без предварительной очистки, очистить — можно только с остальной частью блока (которая, напротив, содержит нужную для нас информацию). В результате, чтобы вернуть эти страницы к использованию, актуальная информация перезаписывается в другой, полностью очищенный, блок, после чего блок с «грязными» страницами очищается. Кстати, именно во время операции сборки мусора зачастую происходит и выравнивание износа. Для производительности сборка мусора работает в фоновом режиме, когда к SSD-диску нет обращений.
Функцией сборки мусора оснащены абсолютно все твердотельные накопители, основанные на флэш-памяти NAND, а вот скорость ее работы будет сильно зависеть от установленного контроллера.

Команда TRIM. В то время как контроллер ничего не знает о файловой структуре и оперирует понятиями страниц и блоков — занятых, очищенных, «грязных» — операционная система компьютера работает с файлами, их структурой и логическим размещением, ничего не зная о физическом устройстве накопителя SSD. При удалении файла система просто отмечает в своей таблице логических данных, что пространство, где тот хранился, свободно и может быть повторно использовано. В результате контроллер SSD «осознает», что данные удалены или недействительны только в случае, когда ОС снова попытается выполнить запись на то же место. С этого момента, конечно, неактуальные страницы будут отмечены, как «мусор», запись произведут в другое место, а в процессе сборки мусора «грязное» пространство очистят и подготовят для новой записи. Но до тех пор контроллер твердотельного накопителя ошибочно считает эти страницы содержащими ценную информацию, которую необходимо сберечь, и при сборке мусора исправно перемещает ее в свободные блоки. Такая избыточная перезапись приводит к износу ячеек памяти, замедляет работу по сборке мусора и занимает свободное пространство на диске.
Команда TRIM дает возможность операционной системе сообщить накопителю о том, что соответствующие страницы могут быть помечены, как «грязные», и не нуждаются в перезаписи, в момент, когда ОС окончательно удаляет файл. Чтобы TRIM работала, она должна поддерживаться как самой ОС, так и SSD-диском. В ОС поддержка TRIM реализована, начиная с Windows 7, Linux 2.6.33, Mac OS X Lion.

Избыточное выделение ресурсов. Это пространство на SSD-накопителе, недоступное операционной системе, которое используется контроллером для своих служебных операций: сборки мусора, выделения ячеек памяти NAND взамен пришедших в негодность, выравнивания износа. Размер этого пространства обычно устанавливается на заводе во время окончательного низкоуровневого форматирования накопителя. В процентном соотношении от объема SSD обычно фигурируют цифры в 0%, 7% (для большинства дисков пользовательского сегмента) и 28% (для корпоративного сегмента). Например, диск с одним и тем же объемом чипов может быть представлен на рынке как 128 Гб (с 0% избыточного выделения), 120 Гб (с 7%) и 100 Гб (при 28%) — разница будет в количестве доступного для пользователя пространства.

Прошивка контроллера

Хотя часть функций контроллера ССД (например, ECC) жестко запрограммирована в самой микросхеме, большинство из них контролируется прошивкой. Микропрограммное обеспечение можно легко модифицировать, чтобы добавить, улучшить или удалить какие-то функции. Часть производителей (например, Marvell) может выпускать свои контроллеры без прошивки или с базовой прошивкой, требующей серьезных доработок, предоставляя производителям дисков самим решать задачу создания микропрограммы для контроллера. Другие (Phison) — предлагают готовые решения из контроллера с прошивкой (а иногда — и чипов памяти, так что производителю SSD остается, по сути, только придумать название бренда и красивую этикетку). Впрочем, в этом случае производители дисков тоже могут сами переписать прошивку, улучшив ее в сравнении с исходным вариантом. Именитые вендоры обычно также выпускают регулярные обновления своего ПО, исправляя ошибки и улучшая прошивки для своих дисков.

Производители контроллеров – сравнение контроллеров SSD

Несмотря на изобилие торговых марок и конкретных моделей SSD-дисков, число производителей контроллеров для них не так велико. Помимо этого, в последние годы многие известные фирмы либо вовсе не представляли актуальных решений для современных чипов (3D TLC и QLC) и интерфейса PCI-E, либо были выкуплены крупными вендорами. Так, Toshiba приобрела Indilinx (OCZ), Micron – Tidal Systems, WD – Sandisk, а Seagate – SandForce (LSI). Распространенной практикой для крупных производителей дисков — даже тех, кто выстроил или выкупил собственные инженерно-производственные мощности — также является использование контроллеров Marvell, Silicon Motion и Phison, как в оригинальном виде, так и под маркой своего бренда. Например, в контроллере Seagate STXZA01F5578 многие небезосновательно предполагают кастомизованный чип PS3112-S12 от Phison, а продукцию от Silicon Motion SM2258XT можно встретить в дисках Transcend, ADATA, Crucial, Apacer, AMD Radeon, Kingston, HP, Patriot, WD и пр. О том, как проверить модель контроллера, установленную в ССД-диске, вы можете прочитать в статье «Как определить контроллер SSD-накопителя».

На текущий момент среди производителей отдельной строкой можно выделить Samsung (первооткрывателя технологии 3D-Nand), использующего свои контроллеры исключительно в изготовлении собственных накопителей (равно как и наоборот — использующих для своих SSD только собственные контроллеры). Огромную долю рынка занимает продукция от Silicon Motion, Phison и Marvell. После длительного перерыва возобновила производство контроллеров компания JMicron — под новым брендом Maxiotek (Maxio Technology), а также с недавних пор занялась изготовлением контроллеров и компания Realtek, более известная своим производством компьютерного аудио. Намного реже можно встретить разработки компании Kioxia (ранее — Toshiba); как и в случае с Seagate, среди них с большой вероятностью может оказаться модифицированная продукция на базе Phison. C 2017 года на рынок вышел производитель Yeestor, образовавшийся путем слияния компаний SiliconGo (основана в 2007) и Auspitek (2015). Первый контроллер собственного производства недавно выпустила компания Micron.

Ниже представлены сравнительные таблицы контроллеров различных производителей для интерфейсов SATA и PCI-Express. Увы, в отличие от компаний Silicon Motion, Marvell или Phison, предоставляющих подробные обзоры своих контроллеров в открытом доступе у себя на сайтах, большинство именитых брендов предпочитает держать в тайне технические характеристики своей продукции. Так, компания Realtek, например, на вопрос о ядрах своих контроллеров ограничилась ответом «мы используем ядра собственной разработки». Не уточнила количество ядер своего нового контроллера Elpis и компания Samsung. О мотивации производителей мы можем только догадываться: возможно, это желание избежать сопоставления с конкурентами. По счастью, информацию о типе поддерживаемой NAND-памяти и DRAM-кэша можно, по крайней мере, получить из характеристик дисков, построенных на базе этих контроллеров.

Источник