SSD – co to jest i z czym to się je?

Witajcie!

Ostatnio kilka osób pytało mnie o tak zwane SSD, dyski półprzewodnikowe, Solid State Drives, rodzaje dysków komputerowych, które stają się coraz popularniejsze.
Wpis ten dedykuję osobom o nieco mniejszym doświadczeniu informatycznym, myślę, że znawcy tematu niczego nowego się nie dowiedzą.
Ale osobom pracującym na komputerze, a nie koniecznie zastanawiającym się co w środku huczy, mam nadzieję pomóc tym artykułem.

Dyski SSD pojawiły się na rynku kilka lat temu i obecnie stają się coraz powszechniejsze w użytku.
Na pierwszy rzut oka można zobaczyć, że są znacznie droższe i mniej pojemne.
Pojawia się więc często pytanie, dlaczego ludzie kupują te dyski, skoro stare, zwykłe dobrze działały?
Czym się różni taki SSD?

Stare, że tak to nazwę, dyski to tak zwane talerzówki lub, poprawniej, dyski talerzowe, HDD.
Nazwa pochodzi stąd, że sam dysk przypominał kształtem talerz.
Na nim zamocowana była swego rodzaju głowica, taka igła, zczytująca odpowiednie dane.
Na okręgu tego talerza kodowane elektrycznie były wszystkie pliki, foldery et cetera.
Kiedy chcieliśmy coś odczytać, głowica ustawiała się w odpowiednim miejscu i bit po bicie odczytywała dane, a następnie przekazywała je do procesora.
Największą zaletą tej technologii był względnie niski koszt produkcji przy osiąganiu całkiem sporych pojemności.
Niestety, HDD nie grzeszyły prędkościami działania.

Największe ich problemy pokazywały się wtedy jednak, gdy użytkownik nie prowadził systematycznej defragmentacji, używając jednocześnie komputera przez dłuższy czas.
Jak wspomniałem, te dyski wyglądały jak talerze.
Wyobraźmy sobie teraz zwykły talerz. Po jego krawędziach umieszczamy kolejne bity plików.
Użytkownik ma zamiar teraz zapisać plik o wielkości 1GB.
Nasz dysk ma 2GB wolnego miejsca, więc powinno teoretycznie być go dość.
Ale nie ma nigdzie 1GB łącznie, to znaczy, odwołam się do obrazu talerza:
Na godzinie szóstej mamy 400MB,
Na dziewiątej 500MB,
Na dwunastej 400MB,
Na trzeciej 700MB.
No więc musimy rozłożyć ten plik. Część zapisujemy na godzinie trzeciej, część na szóstej.
Jednocześnie, informujemy system plików, gdzie znajdują się poszczególne części, czyli, że nasz plik należy poskładać z bitów na godzinie trzeciej i szóstej.
Kiedy istnieje potrzeba otwarcia pliku, głowica talerza, która przecież musi fizycznie się obrócić, lata od jednej części do drugiej, na obrót tracąc czas.
A teraz wyobraźcie sobie, że w praktyce pliki nie dzielą się na dwa czy trzy kawałki. Te pliki mogą być nawet w kilkudziesięciu częściach, a głowica dysku musi latać między nimi, by poskładać to, czego chce użytkownik.
To właśnie dlatego z biegiem czasu komputery zaczynają, jak to się przysłowiowo mawia, mulić.
Oczywiście, nie jest to jedyna przyczyna, ale jedna z głównych, jeśli nie główna.
– Poco piszesz o HDD, skoro masz o SSD? – Pewnie mógłby ktoś spytać.
A no poto, żeby pokazać różnicę.

Bo widzicie, SSD w ogóle nie jest talerzem.
To mały, bardzo mały układ elektroniczny składający się z komórek.
W każdej komórce elektrycznie zapisujemy wartość 0 lub 1.
Każda z komórek jest podłączona bezpośrednio do głównego kontrolera dysku, nie jedna za drugą, bez łańcuszków, bezpośrednio.
Nie ma więc tutaj zjawiska straty czasu na dotarcie do odpowiedniej informacji, niezależnie od tego czy plik znajduje się w jednym czy stu kawałkach, odczytany będzie w tym samym tempie.
Niestety, za tą technologią ciągną pewne ograniczenia.

Najważniejszym jest koszt produkcji. Łatwiej jest zrobić talerzowy dysk, umieścić tam bity i dodać głowicę obracającą się i czytającą.
Trudniej precyzyjny układ składający się z komórek, z których przecież każda sama w sobie jest kolejnym skomplikowanym układem.
To dlatego dyski SSD są tak drogie i tak mało pojemne.
Kolejnym problemem jest efekt cyklizacji.
Nie chcę tutaj wchodzić w szczegóły, ale istnieje kilka rodzajów budowy dysków SSD, w których komórki wykonywane są nieco inaczej.
Te najtańsze dyski wykorzystują komórki typu MLC. Nie wchodząc w szczegóły, mają pewną dość istotną wadę.
Po czasie powoli tracą na pojemności, ponieważ intensywny zapis i odczyt z komórek powoduje ich stopniowe uszkadzanie. Nie ma ryzyka straty danych, z góry uspokajam. Ale takie komórki stają się komórkami tylko do odczytu, bez możliwości nadpisania.
Pojawia się dość oczywiste pytanie, jak duże to ryzyko?
Powiem szczerze, przeciętny użytkownik w trakcie dwudziestu lat używania dysku SSD wykonanego w technologii komórek MLC nie zmniejszyłby jego pojemności ani o gigabajt.
Więc tutaj ryzyka nie ma.
Gorsza sprawa w wypadku osób wykorzystujących komputer intensywniej, często coś kopiujących, mówię tu o dużych plikach.
W tym wypadku sądzę, że w ciągu trzech-czterech lat zacznie powoli ubywać pamięci, powoli, bo średnio wychodzi, że strata w ciągu pięciu pierwszych lat nie przekracza 10GB, ale jednak potem miejsca będzie ubywać coraz szybciej.
Czy można to obejść?
Kupując lepsze i, niestety, jeszcze droższe dyski SSD wykorzystujące komórki typu SLC, a najlepiej nowy, zaprezentowany w zeszłym roku, standard 3D-NAND.
ALe o tym za chwilę.

Jeśli ktoś porównał ceny dysków półprzewodnikowych z talerzówkami pewnie już zauważył, że 128GB SSD kosztuje tyle, co 1TB HDD.
I pewnie teraz zastanawia się, czy warto.
Nie odpowiem za was, pokażę tylko praktyczne porównania.

Najsłabsze dyski SSD, a zatem wykorzystujące technologię MLC, osiągają prędkość kopiowania plików od pięciu do dziesięciu razy szybszą od dysków HDD.
W praktyce oznacza to również szybszy odczyt i szybszy start komputera.
Nawet przy przeciętnym procesorze, czas pełnego startu systemu dla dysku SSD nie powinien przekroczyć dwudziestu sekund, pełnego startu czyli, w wypadku niewidomków, załadowania systemu i gadacza.
Przy dość sprzyjającej konfiguracji, czyli, powiedzmy, ośmiowątkowe procesory z gałęzi I7 od czwartej generacji, czas pełnego rozruchu może osiągać nawet wartości między pięcioma, a siedmioma sekundami.
Przekłada się to też oczywiście na czas uruchamiania programów i tak dalej, po prostu start systemu jest dość dobrym odniesieniem.
Na moim laptopie czas startu systemu to około 3 sekundy, ale to i procesor I7 Skylake, i dysk wykonany już w nieco nowszej technologii 3D-NAND.
Tak więc skok wydajności i szybkości będzie zauważalny natychmiast.
Zasadnicze pytanie, które każdy musi zadać, jest takie, czy to potrzebne.
Jeśli się pracuje dużo przy komputerze, zajmuje wymagającymi zadaniami, programowaniem, bazami danych, albo po prostu jest się bardzo zaawansowanym użytkownikiem komputera, polecam, naprawdę.
Kultura pracy będzie dużo większa.
Jeśli jednak jesteście osobami używającymi komputera do zwykłego przeglądania sieci, napisania czegoś, obsługi maili, czytania książek i siedzenia na Eltenie…
Szczerze, nie warto. No chyba, że macie trochę pieniędzy i nie wiecie, co z nimi zrobić. 🙂

Ostatnia kwestia, jaką chciałbym poruszyć, to wybór dysku SSD.
Jeśli zdecydowaliście się jednak na zakup takiego sprzętu do komputera, co najlepiej wybrać?
Przede wszystkim i po pierwsze, musi być to dysk zgodny z danym komputerem. Ale to chyba oczywiste.
Starsze komputery w ogóle nie będą wspierać SSD, miejcie to na uwadze, starsze czyli te z przed wprowadzenia standardu SATA w, chyba, jeśli mnie pamięć nie myli, 2008 roku.
Jeśli wasz komputer wspiera SSD, należy sprawdzić, jakie ma interfejsy i złącza, by dobrać dysk kompatybilny.
Ale to oczywiste, chciałbym przejść do tematów mniej oczywistych.
Jakie komórki? MLC, SLC, a może 3D-NAND?
Odpowiem na swoim przykładzie.
Mój pierwszy dysk SSD, który kupiłem w 2013 roku, miał komórki MLC, te najsłabsze.
I działa do dzisiaj, naprawdę skok wydajności między talerzówką a nim był ogromny. Ale już stracił troszkę na pojemności, niewiele, kilka gigabajtów, ale to nie 128, a już 121.
Mój poprzedni laptop, Vostro 3560, domyślnie działał na dysku talerzowym. W 2015 roku jednak wymieniłem dysk na SSD z komórkami SLC.
Oczywiście, skok między talerzówką a SSD jest zauważalny dla każdego, więc o oczywistości nie piszę. Ja jednak porównać chciałem MLC z SLC.
I różnica była, prawdę mówiąc, nie aż tak wielka. Oczywiście, widać było ją przy bardziej wymagających dla dysku zadaniach, ale była na tyle mała, że dla mnie jedynym argumentem za SLC jest praktycznie brak problemu cyklizacji, prędkość jest prawie taka sama.
I w końcu w tym roku, w maju, zakupiłem laptopa z dyskiem 3D-NAND.
I się zdziwiłem.
Prędkość odczytu jest zdecydowanie większa, niż w dyskach MLC, nie jakoś drastycznie, ale zauważalnie.
Natomiast prędkość zapisu jest prawie taka sama.
Więc, mój werdykt jest następujący: jeśli nie jesteście profesjonalistami, polecam MLC. Jeśli nie chcecie problemu cyklizacji, no to musicie wydać nieco więcej na SLC. 3D-NAND? Tylko wtedy, gdy wasza codzienna praca oznacza wymagające zadania na komputerze. 🙂 Inaczej się nie opłaca.

Miałem już kończyć ten wpis, ale przypomniało mi się jedno pytanie, które ostatnio ktoś mi zadał.
Jak wiadomo, dyski talerzowe łatwo uszkodzić potrząsając nimi. Jadąc samochodem po wyboistej drodze, używając komputera, łatwo zniszczyć taki dysk, po prostu, głowica może uderzyć w tą część, którą obrazuję jako talerz, i ją rozbić.
Czy z SSD jest tak samo?
Nie. Dyski SSD są całkowicie wstrząsoodporne.
To ich duża zaleta w zastosowaniach np. naszych, w rakietnictwie, gdzie dysk talerzowy rozpadłby się przy starcie.
Dlatego NASA używa SSD już od lat siedemdziesiątych, gdy były tak drogie, że jedynie najszybsze komputery świata były w nie wyposażone.
Jednak, dla zwykłego użytkownika, nie oznacza to dużej zmiany, bo kto trzęsie komputerem podczas pracy? 🙂

Proszę, dajcie znać, czy artykuł kogoś zainteresował, bo chcę wiedzieć, czy powinienem więcej takich pisać. 🙂

Z pozdrowieniami,
DP