Информатизация и образование

SSD (Solid State Drive) или твердотельный накопитель - устройство для постоянного хранения данных с использованием твердотельной (обычно - флэш) памяти. Попросту говоря, это просто флешка.

SSD логически эмулирует обычный жёсткий диск (HDD) и теоретически везде может применяться вместо него.

Система хранения данных в наши дни является основным «узким местом» компьютера. Именно поэтому столько надежд сегодня связано с SSD, которые могут эффективно умножить производительность накопителей. Если вы установите твёрдотельный накопитель даже в дешёвый нетбук, то его отзывчивость увеличится намного сильнее, чем если бы вы удвоили его оперативную память.

SSD – относительно новая технология (по крайней мере, если сравнивать с жёсткими дисками, которым исполнилось почти 60 лет). Поэтому логично сравнивать SSD и HDD.

Надёжность SSD.

Казалось бы, нет движущихся частей – все должно быть очень надежно. Это не совсем так. Любая электроника может сломаться, не исключение и SSD. Но самый большой источник проблем – контроллер и его прошивка. По причине того, что контроллер физически расположен между интерфейсом и микросхемами памяти, вероятность его повреждения в результате сбоя или проблем с питанием очень велика. При этом сами данные, в большинстве случаев сохраняются. Помимо физических повреждений, при которых доступ к данным пользователя невозможен, существуют логические повреждения, при которых также нарушается доступ к содержимому микросхем памяти. Любая, даже незначительная ошибка, баги в прошивке, может привести к полной потере данных. Структуры данных очень сложные. Информация «размазывается» по нескольким чипам, плюс чередование, делают восстановление данных довольно сложной задачей.
В таких случаях восстановить накопитель помогает прошивка контроллера с низкоуровневым форматированием, когда заново создаются служебные структуры данных. Производители стараются постоянно дорабатывать микропрограмму, исправлять ошибки, оптимизировать работу контроллера. По этому, рекомендуется периодически обновлять прошивку накопителя для исключения возможных сбоев.

Безопасность SSD.

В SSD накопителе, как и в HDD, данные не удаляются сразу после того, как файл был стёрт из ОС. Даже если переписать файл по верху нулями – физически данные еще остаются, и если чипы флеш-памяти достать, и считать на программаторе – можно найти 4кб фрагменты файлов. Полное стирание данных стоит ждать тогда, когда на диск будет записано данных равное количеству свободного места + объем резерва (примерно 4 Гб для 60Гб SSD). Если файл попадёт на «изношенную» ячейку, контроллер ещё не скоро перезапишет её новыми данными.

Основные принципы, особенности, отличия в восстановлении данных с SSD и USB Flash накопителей.
Восстановление данных с SSD накопителей достаточно трудоёмкий и долгий процесс по сравнению с портативными flash накопителями. Процесс поиска правильного порядка, объединения результатов и выбора необходимого сборщика (алгоритм/программа полностью эмулирующая работу контроллера SSD накопителя) для создания образа диска не лёгкая задача.
Связанно это в первую очередь с увеличением числа микросхем в составе SSD накопителя, что во много раз увеличивает число возможных вариантов действий на каждом этапе восстановления данных, каждое из которых требует проверки и специализированных знаний. Так же, в силу того, что к SSD предъявляются значительно более жесткие требования по всем характеристикам (надёжность, быстродействие и т.д.), чем к мобильным флеш накопителям, технологии и методики работы с данными, применяемые в них, достаточно сложны, что требует индивидуального подхода к каждому решению и наличию специализированных инструментов и знаний.

Оптимизация SSD.

1. Для того, чтобы диск прослужил вам долго, нужно всё, что часто меняется (временные файлы, кеш браузера, индексирование) необходимо перенести на HDD, отключить обновление времени последнего доступа к папкам и каталогам (fsutil behavior set disablelastaccess 1). Отключить в ОС дефрагментацию файлов.
2. Перед установкой на SSD Windows XP, при форматировании диска рекомендуется выполнить «выравнивание» разделов кратным степени двойки (например, утилитой diskpart), иначе SSD придется делать 2 чтения вместо одного. Кроме этого у Windows XP есть некоторые проблемы с поддержкой секторов более 512кб (в SSD по умолчанию используется 4кб) и вытекающие отсюда проблемы с производительностью.  Windows Vista, Windows 7, последние версии Mac OS и Linux выравнивают диски уже правильно.
3. Обновить прошивку контроллера, если старая версия не знает команду TRIM. Установить последние драйвера на SATA контроллеры. Например, если у вас контроллер от Intel, вы можете на 10-20% увеличить производительность, включив режим ACHI и установив Intel Matrix Storage Driver в операционной системе. 
4. Не следует использовать последние 10-20% свободного пространства от раздела, потому что, это может отрицательно сказаться на производительности. Это особенно важно, когда работает TRIM, поскольку ему необходимо пространство для перегруппировки данных: для примера, похоже, работают утилиты дефрагментации, ведь им тоже нужно не менее 10% процентов от объема диска. Поэтому очень важно следить за данным фактором, ведь из-за небольшого объема SSD они очень быстро заполняются.

Здоровье SSD.

В отличе от жестких дисков, в мире SSD всё более определённо. Флеш-память, на основе которой построены SSD диски, имеет точно известный ресурс использования - 10000 перезаписей (упрощенно говоря, точное число зависит от используемого в SSD типа памяти). Все диски содержат в себе микропрограмму, которая следит за равномерным использованием всех ячеек памяти и отслеживает, сколько перезаписей был сделано, каков оставшийся ресурс SSD диска. В итоговом виде именно эти данные и сообщаются микропрограммой диска в одном из параметров S.M.A.R.T. с красноречивым названием SSD Life Left (Осталось жизни SSD) или Media wear out indicator (Показатель износа носителя) - и именно этот параметр в удобном и понятном для пользователя виде отображает программа SSDLife.

Некоторые производители приводят общий объем записанного на диск как один из показателей срока службы диска. Например, Intel на диски X25-M дает гарантию на общий объем записи около 37Тбайт (20Гбайт в день в течении 5 лет - “The drive will have a minimum of 5 years of useful life under typical client workloads with up to 20GB host writes per day”).

Преимущества SSD перед HDD:

• высокая скорость чтения любого блока данных не зависимо физического от расположения (более 200 Мб/с);
• низкое энергопотребление при чтении данных с накопителя (приблизительно на 1 Ват ниже, чем у HDD);
• пониженное тепловыделение (внутреннее тестирование в компании Intel показало, что ноутбуки с SSD нагреваются на 12.2° меньше чем аналогичные с HDD, также тестированием установлено, что ноутбуки с SSD и 1 GB памяти в распространенных бенчмарках не уступают моделям с HDD и 4 GB памяти);
• бесшумность и высокая механическая надёжность.
• более быстрый запуск от включения до перехода в рабочее состояние, поскольку не требуется раскрутка шпинделя.
• лучшая способность переносить экстремальные внешние условия - перегрузки, вибрации, перепады давления и температуры, что, помимо специальных областей применения, очень хорошо для применения в ноутбуках и прочей мобильной электронике.
• относительно низкий вес и размеры для SSD низкой ёмкости - несмотря на то, что удельная ёмкость на единицу веса и объёма лучше у "традиционных" HDD, для накопителей объёмом менее 256Гб преимущество в весе и габаритах остаётся за SSD.
• отличная совместимость с существующими интерфейсами и разъёмами подключения, что исключает неудобства, связанные с поиском необходимых переходников.

Недостатки SSD

• Главный недостаток SSD — ограниченное количество циклов перезаписи. Флеш-память позволяет записывать данные примерно 10 000 раз.Ограниченное число циклов записи для SSD на базе флэш-памяти - обычная флэш-память выдерживает 300.000 - 500.000 операций стирания/записи в одну и ту же ячейку, у некоторых специальных типов флэш-памяти этот параметр декларируется на уровне полутора миллиона операций. Специальные файловые системы или алгоритмы работы контроллера устройства могут смягчить эту проблему путём динамического распределения часто перезаписываемых кластеров равномерно по диску (так называемое "выравнивание износа"). В принципе, комплекс мер позволяет современным SSD теоретически выдержать до 20 лет ежедневной обычной эксплуатации в персональном компьютере
• Подпроблема совместимости SSD накопителей с устаревшими версиями ОС семейства Microsoft Windows, которые не учитывают специфику SSD накопителей и дополнительно изнашивают их, что уменьшает цикл жизни носителя
• Применение в SSD-накопителях команды TRIM делает невозможным восстановление удалённой информации recovery-утилитами
• Ёмкость – хотя сейчас максимальная ёмкость серийно выпускаемых SSD значительно ниже таковой у жёстких дисков, она имеет тенденцию к быстрому увеличению.
• Меньшая скорость записи (также для основанных на флэш-памяти SSD) в силу конструктивных особенностей флэш-памяти, допускающей стирание только большими достаточно блоками, что очень сильно снижает скорость случайной записи, и в меньшей степени - последовательной.
• Большая уязвимость к ряду негативных факторов, включая внезапное отключение питания, магнитные поля и статическое электричество. 
• Цена. В среднем стоимость хранения одного гигабайта на SSD пока ещё несколько выше таковой для обычных жёстких дисков.

Но, несмотря не некоторые недостатки SSD-дисков, их технические характеристики постоянно улучшаются и именно переход на SSD является тенденцией 2012 года.

Стоит отметить, что Intel собирается выпустить 500-ю серию твердотельных накопителей King Cres в третьем квартале 2012, а в четвертом квартале еще и 700-ю серию Taylorsville (100 ГБ, 200 ГБ, 400 ГБ, 800 ГБ), 300-ю серию накопителей Jay Crest и Oak Crest. Несмотря на то, что SSD накопители стоят значительно дороже HDD дисков, именно переход на SSD является тенденцией 2012 года.

Отзывы и комментарии