Наверняка многие из вас теряли информацию в результате выхода из строя или сбоев в работе жесткого диска. Винчестер – это дамоклов меч, висящий над головой каждого пользователя, настоящий сплав механики и электроники, состоящий из вращающихся с огромной скоростью пластин, перемещающихся из стороны в сторону головок чтения-записи, микросхем и увесистого металлического корпуса. Там, где есть движущиеся части, всегда существует риск их неожиданного выхода из строя, и зачастую избежать этого невозможно. Если говорить об альтернативных накопителях, которые способны заменить собой привычные жесткие диски, то наибольший интерес здесь представляют устройства Solid State Drive (SSD).
| Вскоре такие накопители будут конкурировать с жесткими дисками |
Существуют два типа твердотельных накопителей: в одном используется флэш-память, в другом – SDRAM. Устройства на основе динамической памяти заметно быстрее традиционных винчестеров, но для хранения информации им требуется постоянное обеспечение электроэнергией. Если произойдет перебой в питании, то все записанные данные будут безвозвратно утеряны. Цена подобных SSD довольно высока, а объем ограничивается устанавливаемыми модулями памяти. Один из продуктов этого класса – Gigabyte i-RAM – был рассмотрен на страницах журнала («Домашний ПК», № 3, 2006), но устройство вряд ли можно воспринимать как замену винчестера, оно скорее дополнение к дисковой подсистеме.
Более привлекательными в данном отношении являются накопители на основе энергонезависимой флэш-памяти. С продуктами на ее основе, кстати, мы сталкиваемся уже довольно давно. Чипы флэш-памяти имеются в составе USB-накопителей, медиаплееров, мобильных телефонов, КПК и прочих портативных устройств. Теперь же флэш-память начинает активно использоваться в накопителях для ноутбуков и настольных систем, заменяя магнитные пластины. Хотя слово «теперь» не совсем точно передает суть и означает лишь то, что только сейчас эта технология вышла на потребительский рынок.
| Устройство твердотельных накопителей гораздо проще, чем у HDD |
Предок твердотельного винчестера представлен еще в далеком 1980 году компанией Santa Clara Systems. Продукт, названный BatRam, был 1-мегабитным кластером, состоящим из чипов DIP RAM. Он имел специальный контроллер, эмулирующий работу винчестера, благодаря чему компьютер распознавал BatRam, как обычный жесткий диск. В 1984 году сотрудником компании Toshiba доктором Фуджио Масуока (Fujio Masuoka) была изобретена флэш-память (оба варианта NAND и NOR). Первый коммерческий чип NOR-флэш-памяти представила компания Intel в 1988 году. Через год Samsung и Toshiba вывели на рынок более дешевую разновидность энергонезависимой памяти, в которой применялась флэш-технология NAND.
Первые твердотельные винчестеры на основе NAND-флэш-памяти, представленные в формфакторе 2,5 и 3,5 дюйма, появились в 1995 году. Вначале производством таких накопителей занималась Msystems, к которой затем присоединился ряд других фирм, таких как Adtron, Bitmicro Net-works и Memtech. В прошлом веке из-за своей заоблачной цены твердотельные винчестеры использовались лишь в военной и аэрокосмической индустрии, а также других сферах, где требовалась устойчивость оборудования к вибрации, ударам и критическим температурам, а его стоимость большого значения не имела. Теперь же цена микросхем флэш-памяти значительно упала, и накопители SSD начинают постепенно осваивать массовый потребительский рынок.
| Уже доступны твердотельные накопители с ATA и SATA-интерфейсами |
Повышенная устойчивость к вибрации, ударам и экстремальным температурам – это, конечно, хорошо, но зачастую некритично для пользователя ПК. Что же еще может нам предложить твердотельный накопитель? Прежде всего отметим, что среднее время доступа к данным у SSD на два порядка меньше, чем у традиционных жестких дисков (0,05–0,1 мс против 5–15 мс). Обращает на себя внимание и стабильно высокая скорость передачи данных, чем не могут похвастаться обычные винчестеры. В зависимости от места расположения информации на магнитной пластине меняется и быстродействие HDD: чем ближе данные к внутреннему радиусу диска, тем медленнее будет выполняться считывание и запись. С SSD таких проблем нет. Что касается производительности, для современных твердотельных накопителей скорость чтения составляет 60–80 МBps, записи – 40–60 МBps. Результаты очень хороши.
Срок службы твердотельных винчестеров потребительского уровня в среднем составляет около 10 лет. Хотя производители в спецификациях жестких дисков для серверов и указывают время наработки на отказ в пределах 1,5 млн часов (171 год), а у накопителей для настольных систем – 500 тыс. часов (57 лет), но это теоретический показатель, не отражающий реального положения вещей. Статистика свидетельствует: средний срок жизни современного винчестера в лучшем случае составляет 5–6 лет, так что SSD в этом плане должен быть надежнее.
| Подобные SDD могут использоваться в ноутбуках, UMPC и других портативных устройствах |
| Gigabyte i-RAM для хранения данных требует постоянного питания |
Важным преимуществом является отсутствие механических частей в твердотельном накопителе, что автоматически исключает шум и вибрацию во время работы – извечную головную боль для многих пользователей HDD. Отметим и более низкий уровень энергопотребления твердотельных винчестеров. Для настольных ПК это не столь актуально, а вот использование SSD в ноутбуках, UMPC и другой портативной технике позволит увеличить время их автономной работы. Некоторые производители мобильных устройств уже предлагают модели с такими накопителями или делают опциональной возможность заменить винчестер на SSD.
Преимуществ, конечно, множество, но имеется и обратная сторона медали. Основным недостатком SSD на данный момент является его стоимость. За каждый гигабайт в SSD-накопителе придется платить от 10 долларов. Безусловно, цены постепенно снижаются, но не так быстро, как хотелось бы. Если говорить о максимальном объеме, то здесь традиционные винчестеры пока бесспорные лидеры. Производители только готовятся представить модели твердотельных накопителей объемом 256 (компания PNY – начало 2008 года) и 512 GB (компания STEC – 3 квартал этого года), а вот жесткие диски уже покорили рубеж в 1 TB.
Немалой проблемой является и количество циклов записи в твердотельных винчестерах. Оно ограничено, и ограничено довольно серьезно: в среднем – 100–300 тыс. циклов записи, хотя существуют варианты устройств, способные выдержать от 1 до 5 млн таких циклов, но опять-таки по цене эти накопители будут пока недоступны многим пользователям.
| На текущий момент объем твердотельных накопителей меньше, чем у HDD |
Прогресс не стоит на месте, и рано или поздно SSD-накопители избавятся от своих «детских болезней», став серьезной угрозой HDD. С другой стороны, технологии магнитной записи тоже продолжают развиваться не меньшими темпами. Обе разработки имеют собственные плюсы и минусы. Последние в случае с SSD со временем сойдут на нет, но вот вопрос: сколько лет для этого должно миновать? Когда мы сможем наслаждаться высокой надежностью и большой скоростью функционирования накопителей в наших домашних ПК? Через три года, четыре, пять? Это долго, но отчаиваться не стоит, так как существует и альтернатива – гибридные накопители (HHD – Hybrid Hard Drive). Подобные устройства, возможно, станут той самой золотой серединой, находящейся на стыке двух технологий и объединяющей их преимущества.
HHD – это по сути традиционный винчестер, но с небольшой доработкой в виде буфера обмена, состоящего из флэш-памяти объемом от 128 МB. Буфер такой емкости позволяет хранить в нем наиболее часто используемые данные, лишний раз не обращаясь к пластинам, тем самым снижая нагрузку на механику жесткого диска. Однако на текущий момент эффективно задействовать установленную флэш-память можно лишь в Windows Vista, обладающей технологией ReadyDrive. В итоге имеем пониженный уровень шума, быстрый запуск операционной системы и приложений, уменьшенное энергопотребление и, по идее, приемлемую цену готового изделия.
| В гибридных HDD установлены чипы флэш-памяти довольно большого объема |
Первый серийный HHD-накопитель в начале 2007 года был представлен компанией Samsung. Эти гибридные винчестеры серии MH80, выполненные в формфакторе 2,5 дюйма, имеют объем от 80 до 160 GB основной памяти и 128–256 MB флэш-памяти. О своих планах по производству гибридных накопителей также заявили компании Seagate и Hitachi.
Итак, лед тронулся! Эволюционное развитие наиболее консервативной части персонального компьютера приобретает характер революционного. Вначале старый добрый винчестер обзавелся флэш-памятью, а со временем и окончательно лишится магнитных пластин. Возможно, лет эдак через десять молодое поколение пользователей ПК будет вспоминать о HDD так же, как мы сегодня вспоминаем о 5-дюймовых дисководах.