Типи накопичувачів

Ми щодня маємо справу з файлами, фото, відео та програмами, які потрібно десь зберігати. Для цього існують різні види накопичувачів – пристрої, що дозволяють зберігати дані на тривалий час і мати до них доступ у будь-який момент.

Накопичувачем називають пристрій для зберігання інформації.

Використовується в персональних комп’ютерах, ноутбуках, системах відеоспостереження. На відміну від оперативної пам’яті працює повільніше, але вирізняється більшим обсягом пам’яті та надійністю.

Основні типи накопичувачів – це HDD (жорсткий диск) і SSD (твердотільний). Розрізняються архітектурою, принципом і швидкістю роботи. Наприклад, SSD завдяки високій швидкості зчитування і запису даних найчастіше використовують для встановлення операційної системи, а HDD – для зберігання менш затребуваної інформації.

Тип накопичувача HDD

Жорсткі диски або HDD являють собою типи накопичувачів даних, запис на які здійснюється шляхом намагнічування окремих ділянок пластин. Ці пристрої мають алюмінієву, скляну або керамічну поверхню, покриту феромагнетиком.

Щоб організувати зберігання інформації, магнітні диски розбивають на сектори і доріжки. Сукупність других елементів, які на кількох дисках розташовані один над одним, називають циліндрами.

У корпусі жорсткого накопичувача можуть розміщуватися до 8 пластин. Їхня кількість визначає розмір пам’яті пристрою. Пластини прикріплені до шпинделя, що здійснює обертальні рухи. Швидкість, при цьому, може варіюватися в діапазоні 4 – 15 тис. обертів/хвилину (rpm). Запис даних і їхнє зчитування з пластини здійснює магнітна головка.

Керує жорстким диском відповідна електронна плата, на якій розташовані серво контролер, кешована пам’ять і центральний процесор, об’єднаний з енергонезалежною пам’яттю (ПЗП). Сучасні HDD пристрої можуть мати обсяг кеш-пам’яті до 512 МБ.

Жорсткі накопичувачі класифікують за типорозміром. З урахуванням цього критерію виділяють 2 групи HDD пристроїв: 2.5 і 3.5-дюймові диски. Пристрої першого виду через свою компактність знайшли широке застосування в ноутбуках. Зі свого боку накопичувачі формату 3.5″ використовують для складання ПК, мережевих сховищ і систем відеоконтролю.

Тип накопичувача SSD

У цьому розділі розглянемо тип накопичувача SSD. У цьому разі йдеться про твердотільні накопичувачі, побудовані на основі напівпровідникових технологій (флеш-пам’ять).

Розрізняють 4 типи пам’яті накопичувача SSD:

• Single-Level Cell (SLC): пристрій, усі комірки якого розташовані на одному рівні. Кожна комірка може містити дані не більше 1 біта. Особливістю накопичувачів типу SLC є висока швидкість доступу до інформації та надійність. Крім того, вони дуже витривалі (витримують велику кількість циклів перезапису), але й досить дорогі, якщо розглядати вартість 1 ГБ пам’яті.
• Multi-Level Cell (MLC): вже з назви зрозуміло, що йдеться про накопичувачі з багаторівневим розташуванням комірок. При цьому, кожна з них може містити 2 біти інформації. Накопичувачі цього типу менш надійні, ніж SLC і не такі витривалі, але приваблюють доступною ціною.
• Triple-Level Cell (TLC): накопичувачі, в одній комірці яких зберігається 3 біти. Це наступний рівень пристроїв флеш-пам’яті, які вирізняються ще нижчою вартістю, як порівняти з накопичувачами MLC, але вони мають меншу витривалість і швидкість доступу до інформації.
• Quad-Level Cel (QLC): найсучасніший на сьогоднішній момент тип флеш-пам’яті. Одна комірка такого накопичувача може містити 4 біти даних. Порівняно з попередніми поколіннями пристроїв, QLC менш надійні і забезпечують не таку високу швидкість доступу до інформації. Головна перевага таких накопичувачів полягає в кращому співвідношенні ціни до обсягу пам’яті.

Крім типу комірок напівпровідникові накопичувачі характеризуються і за таким критерієм, як багатошаровість. Розробники спочатку збільшували ємність пристроїв завдяки більшій кількості бітів у комірці при зменшенні її фізичного розмірного параметра. Але така модернізація має свої обмеження.

Нині замість двомірної моделі використовується технологія багатошарової пам’яті 3D NAND. Основні типи накопичувачів, які вже освоїли виробники – це 96-шарова флеш-пам’ять. Крім того, розробники вже представили перші варіанти 128-шарових напівпровідникових накопичувачів 3D NAND.

Обираючи SSD-диски, слід зважати не тільки на тип пам’яті твердотільних накопичувачів, а й на вид контролера.

Йдеться про «мозок» твердотільних дисків, який забезпечує управління функціями запису/читання інформації в комірки, контролює їхній стан, забезпечує рівномірне зношування, виправляє виявлені помилки тощо.

Що сучасніший контролер використовується в SSD пам’яті, то вищою буде швидкість її роботи за рівних характеристик накопичувачів.

Нині до оптимальних варіантів контролерів слід віднести такі моделі: SMI SM2263XT, SMI SM2262EN, Phison PS5012-E12, Phison PS5008-E8, Realtek RTS5762, RTS5763DL, Marvell 88ss1093, Samsung Phoenix.

Розглянемо основні сучасні види SSD пам’яті:

• SATA: такий SSD накопичувач використовує для підключення тип інтерфейсу Лінійний запис цим пристроєм виконується зі швидкістю до 500 Мбайт/с. Швидкісний параметр зчитування даних становить 540 Мбайт/с. Тип накопичувача SATA використовується в ноутбуках і ПК середнього цінового сегмента. У планшетах і недорогих ноутбуках встановлено накопичувачі типу eMMC.
• M.2: SSD накопичувачі відрізняються: відсутністю підтримки інтерфейсу NVMe (для підключення використовується роз’єм M.2). Швидкість читання для таких пристроїв досягає 560 Мбайт/с, а лінійного запису 530 Мбайт/с та підтримкою інтерфейсу NVMe. Швидкість читання для таких пристроїв досягає 3400 Мбайт/с, а лінійного запису 2500 Мбайт/с. Такі накопичувачі використовують для комплектації ПК і ноутбуків більш дорогого цінового сегмента.
• PCI-E: флеш-пам’ять із під’єднанням через роз’єм PCI-E (найчастіше використовується конектор PCI-E зі встановленим SSD M.2). Як і інші типи накопичувачів, що підтримують інтерфейс NVMe, PCI-E забезпечує високі показники швидкості: читання до 3400 Мбайт/с, лінійний запис до 3000 Мбайт/с.

Інші типи накопичувачів

Окрім жорстких дисків та SSD, існують інші типи накопичувачів, які виконують спеціалізовані завдання. Вони відрізняються швидкістю роботи, обсягом зберігання та сферою застосування.

Solid State Hybrid Drive (SSHD)

Даний тип накопичувача поєднує в собі технології SSD і HDD. На відміну від жорстких дисків «гібридний» пристрій має вбудовану флеш-пам’ять з невеликим об’ємом. На напівпровідниковий елемент записуються дані, які в роботі використовуються найчастіше, що дає змогу домогтися вищої швидкості та підвищити продуктивність системи.

Гібриди обходяться дешевше за флеш-пам’ять SSD, але можуть зберігати набагато більше інформації. Фахівці відзначають, що пристрої SSHD не можуть повністю замінити флеш-пам’ять SSD, оскільки вони не «дотягують» за швидкістю і досить шумно працюють. Такий накопичувач слід розглядати як вдосконалений варіант HDD.

Network Attached Storage (NAS)

В даному випадку ми маємо справу з накопичувачем, до якого, за необхідності, можна підключити кілька ПК через мережу Ethernet, а також смартфони та інші мобільні гаджети через бездротовий інтернет (для цього мережевий накопичувач підключають до роутера).

Пристрої типу NAS призначені для зберігання великих обсягів інформації та резервного копіювання. З їхньою допомогою можна організувати мережеву медіатеку. Наприклад, на такому накопичувачі можна зібрати фільми, музику, фото та інші файли, до яких буде забезпечено доступ з усіх домашніх пристроїв.

NAS має роз’єм для підключення до внутрішніх мереж, а також USB-інтерфейс для приєднання додаткових зовнішніх дисків, принтера тощо. Підключені пристрої в цьому випадку будуть доступні для всіх користувачів локальної мережі.

Накопичувачі можуть комплектуватися попередньо встановленими HDD або роз’ємами для їх підключення. Можна рекомендувати купівлю пристроїв NAS, які мають мінімум два відсіки для жорстких дисків.

Додатковий вінчестер дасть змогу організувати резервне копіювання інформації, що убезпечить від втрати даних у разі виходу з ладу одного HDD. Накопичувачі NAS можуть мати від 2 до 12 слотів для жорстких дисків. Підключаючи нові HDD, можна істотно збільшити розмір сховища при заповненні пам’яті.

Основні критерії вибору пристроїв NAS і додаткових жорстких дисків зумовлені їхньою цілодобовою роботою, тож слід звернути увагу на їхню шумність, енергоспоживання та рівень нагрівання.

Який накопичувач краще?

Операційну систему краще встановлювати на SSD – це дозволить комп’ютеру завантажуватись усього за кілька секунд. Вирішуючи, який тип накопичувача кращий для ПК, слід віддавати перевагу моделям типу NVMe, які мають слоти M.2 або PCIe. Для ноутбука, якщо важлива швидкість, можна вибрати M.2, а якщо ні, то підійде і менш швидкісний SSD SATA.

Для роботи теж підійде SSD. Такий накопичувач, порівняно з HDD, дасть змогу програмі Photoshop раза в 3 швидше відкривати великі файли. Якщо ж ваша робота пов’язана здебільшого з невеликими файлами (фото і документи), флеш-пам’ять повинна підтримувати NCQ. Для читання і запису великих обсягів даних підійдуть жорсткі диски типу MLC або V-NAND MLC.

Для довгого зберігання більше підходять вінчестери з показником швидкості обертання 7 200 об/хв. За них доведеться заплатити більше, ніж за пристрої, що забезпечують 5 400 об/хв, але файли будуть відкриватися дуже швидко.

Для ігор – SSD. Тип жорсткого накопичувача не впливає на продуктивність ігор. Проте цей критерій може в десятки разів збільшувати швидкість завантаження нового рівня. Ігроманам слід звернути увагу на накопичувачі SSD SATA. У разі використання пристроїв типу M.2, які підтримують NVMe, час завантаження навіть найбільш «важких» ігор скоротиться до кількох секунд, але доведеться пожертвувати додатковими кадрами.

Важливі характеристики накопичувача

Які критерії слід враховувати під час купівлі HDD-накопичувачів? Обираючи жорсткий диск, слід знайти на офіційному сайті виробника в технічній документації або описі моделі такі характеристики:

• Швидкість, з якою обертаються пластини (рекомендується 5 400 або 7 200 об/хв). Цей параметр впливає на час запису\зчитування даних. Показник 5 400 об/хв забезпечує запис приблизно 100 Мбайт/с. Пристрої зі швидкістю 7200 об/хв можуть записувати близько 120-150 Мбайт на секунду. Звісно, вища продуктивність впливає на ціну накопичувача. Крім того, висока швидкість обертання збільшує рівень шуму під час роботи жорсткого диска. Щоб встановити ОС на HDD, слід вибрати пристрої з показником 7 200 об/хв.
• Наявність підтримки апаратного встановлення черговості команд (NativeCommand Queuing). Технологія NCQ забезпечує переміщення по пластинах зчитувальних головок у такий спосіб, що не витрачатиме зайвий час на рухи між секторами. Наявність підтримки апаратного встановлення черговості команд збільшує швидкість роботи накопичувача приблизно на 10%.
• Технологія підтримки секторів 4 КБ. Пристрої цього типу забезпечують запис блоків по 4 КБ (стандартні накопичувачі – 512 байт). Ефект від такої технології буде при використанні версій Windows вище 8.1. Її наявність скорочує час запису майже на 10%.
• Розмір проміжного буфера для швидкого доступу (кешу). Від цієї характеристики залежить швидкість опрацювання тимчасових даних у процесі передачі інформації до оперативної пам’яті та у зворотному напрямку. Щоб встановити ОС, слід придбати жорсткий диск з об’ємами кешу понад 32 МБ. Зверніть увагу, що при виборі HDD для запису фільмів та архівування файлів ця характеристика не має особливого значення.

Параметри для вибору SSD

У цьому випадку також слід знайти характеристики накопичувача в описах або технічній документації, які представлені на сайтах виробників.

• Тип пам’яті SSD вказує на варіант організації транзисторів із даними. Більш популярна пам’ять TLC. У деяких моделях використовується MLC.
• Формат TLC дає можливість випускати накопичувачі з великим об’ємом пам’яті і доступною ціною, але менш високим показником терміну служби. Якщо планується вирішення завдань, пов’язаних з обробкою і зберіганням файлів великого розміру, слід звернути увагу на диски з типом пам’яті MLC. Такі пристрої можуть прослужити близько 7-8 років. Для порівняння зазначимо, що за рівних експлуатаційних умов накопичувачі TLC працюють близько 5-6 років.

Ще один варіант формату пам’яті SSD розроблений інженерами Samsung: V-NAND MLC. Такі моделі служать ще більше, що диски типу TLC, а ціна їх майже не відрізняється.

• Технологія підтримки секторів 4 КБ дає змогу практично на 10% підвищити продуктивність накопичувачів SSD. Це забезпечується збільшенням габаритів секторів.
• Розмір кешу. Зі збільшенням розміру буфера для швидкого доступу до даних збільшується швидкість роботи накопичувача. Оптимальний показник становить 32 МБ. З таким кешем диск працюватиме швидше, ніж основна пам’ять. У буфері розміщується основна інформація, яка використовується програмою. Наприклад, тут можуть зберігатися системні дані з налаштуваннями програми.
• Наявність підтримки технології NVMe. SSD диски такого типу можуть забезпечувати швидкість зчитування інформації до 7 Гбайт/с. При їх виборі слід з’ясувати, чи підтримується протокол NVMe Boot материнською платою.

Висновок

Отже, комп’ютерні накопичувачі бувають різні – від швидких SSD до зручних флешок і хмарних сервісів. Кожен із них має свої особливості, тож вибір залежить від того, для чого саме потрібне зберігання даних.

Якщо розуміти, як працюють ці пристрої, можна легко підібрати найкращий варіант для навчання, роботи чи просто збереження важливих файлів. Технології не стоять на місці, тому варто слідкувати за новинками і користуватись тим, що дійсно зручно.