Dyski SSD w komputerach

Topniejące ceny pamięci flash sprawiają, że dyski SSD są dziś wybierane jako podstawowy nośnik w komputerach stacjonarnych oraz laptopach. Już za 150 zł jesteśmy w stanie nabyć dysk o pojemności ok. 500 GB, który pod względem komfortu korzystania i wydajności daleko w tyle pozostawi klasyczne HDD. (Fot. Silicon Power)

Ceny są więc bardzo konkurencyjne, co znacząco wpływa na dostępność. W ofercie producentów znajdziemy kilka typów nośników: rekomendowane do klasycznych zastosowań, np. w komputerach biurowych, jak i te bardziej wydajne – do sprzętów gamingowych oraz najlepsze – dla profesjonalistów. W zależności od przeznaczenia możemy decydować się na modele korzystające z interfejsów SATA lub PCIe NVMe.

Rodzaje dysków SSD

Na rynku konsumenckim spotkamy przede wszystkim dwa rodzaje dysków SSD. Są to modele 2,5-calowe korzystające z interfejsu SATA oraz dyski przygotowane dla złącza M.2, które do transmisji danych wykorzystują protokół PCIe NVME. Złącza SATA są powszechnie dostępne w większości płyt głównych (zazwyczaj minimum 4) oraz przede wszystkim w starszych laptopach, w których montowano klasyczne dyski twarde. Dysk SATA musi być podłączony przewodem do zasilacza oraz do płyty głównej. Pod względem rozmiarów odpowiada tradycyjnym 2,5-calowym dyskom twardym. Standard SATA oferuje przepustowość do 6 Gbit/s – większość dysków SSD wykorzystujących go oferuje prędkość odczytu i zapisu sekwencyjnego na poziomie do ok. 550 MB/s. Na rynku znajdziemy także dyski i złącza M.2 bazujące jedynie na standardzie SATA, określane również jako mSATA. W tym przypadku ich zaletą są przede wszystkim mniejsze wymiary – były one przez pewien czas stosowane w laptopach, nowe komputery nie korzystają już z tego standardu.

Pod względem fizycznym dyski dla portu M.2 są mniejsze niż SATA i wpina się je bezpośrednio do płyty głównej. To ułatwia instalację zestawu komputerowego, zwłaszcza w niewielkiej obudowie. Większość nowych komputerów stacjonarnych oraz laptopów jest wyposażona w przynajmniej jedno złącze M.2 umieszczone na płycie głównej, najczęściej w wersji 2280. Oznacza to, że szerokość nośnika to 22 mm, a jego długość maksymalnie 80 mm. Dostępne są także inne wersje długościowe – 30, 42 i 60 mm, stosowane np. w niektórych notebookach, oraz 110 mm. Jednak to wariant 2280 jest najpopularniejszy.

SILICON POWER Ace A58; KINGSTON A400; SILICON POWER Ace A55

Standardy PCIe – od 3.0 do 5.0

Wykorzystanie protokołu NVMe oraz magistrali PCIe sprawia, że kompatybilne z nim dyski na M.2 są znacznie szybsze niż SATA. Obecnie w większości dostępne na rynku komputery wykorzystują standard PCIe 3x4 oraz PCIe 4x4. W przypadku PCIe 3x4 port dysku wykorzystuje 4 linie magistrali PCIe 3.0. Każda linia zapewnia przepustowość na poziomie 7,877 Gbit/s (984,6 MB/s), a więc w wersji PCIe 3x4 gwarantuje transfer do 3,93 GB/s. To bardzo duża wydajność, która spełni oczekiwania większości użytkowników, w tym graczy.

PCIe 4x4 wykorzystujące magistralę PCIe 4.0, której pojedyncza linia zapewnia przepustowość na poziomie 15,752 Gbit/s (1969 MB/s). Jest więc dwukrotnie wydajniejszy niż poprzednik. Dlatego standard PCIe 4x4 oferuje przepustowość 7,86 GB/s. Pozwala to na uzyskanie większej wydajności w przypadku zapisu i odczytu danych. Korzyści, jakie daje szybki dysk dla złącza M.2, docenią np. osoby zajmujące się obróbką plików wideo, pracujące na plikach o dużej rozdzielczości i dużej przepływności. Wydajny dysk SSD pozwala na płynny podgląd materiału czy szybsze działanie przy przewijaniu osi czasu. Oczywiście, najwydajniejsze dyski pozwalają także na szybsze kopiowanie plików, instalację programów czy wczytywanie poziomów w grach. Jednak często takie różnice mogą być trudne do odczucia dla zwykłego użytkownika ze względu na to, że wynoszą dosłownie kilka sekund. Dlatego najwięcej na wykorzystaniu standardu PCIe 4x4 zyskują właśnie profesjonaliści pracujący na dużych plikach i zbiorach danych. Z możliwości dysków SSD PCIe 4x4 skorzystamy w większości współczesnych komputerów przenośnych oraz „pecetów”.

Najnowszą generację interfejsu stanowi PCIe 5.0. W tym przypadku pojedyncza linia PCIe 5.0 oferuje dwukrotnie większą przepustowość niż poprzednik, czyli 3938 MB/s. To czterokrotny wzrost względem standardu w wersji 3.0. PCIe 5.0 znajdzie zastosowanie również dyskach M.2. W przypadku skorzystania ze złącza w wersji PCIe 5x4 możliwe będzie więc uzyskanie szybkości odczytu i zapisu sekwencyjnego nawet do niemal 16 GB/s. Dostęp do złącza interfejsu PCIe 5.0 oferują niektóre płyty główne z chipsetami Intel Z690 i Z790 oraz AMD B650 i X670. Dyski SSD wykorzystujące PCIe 5.0 dopiero pojawiają się na rynku.

Najwydajniejsze dyski SSD wyposażone są w radiatory, które znacznie redukują temperaturę podczas pracy. (Fot. Silicon Power)

Budowa dysku

Dyski SSD są zbudowane z komórek pamięci 3D NAND, wykonanych w technologii SLC, MLC, TLC lub QLC. W nośnikach klasy konsumenckiej są stosowane przede wszystkim TLC oraz QLC. Poszczególne rodzaje komórek różnią się liczbą możliwych do zapisania danych oraz trwałością. Pamięć TLC może zapisywać trzy bity w pojedynczej komórce, z kolei QLC w jednej komórce zapisuje cztery bity. W porównaniu do TLC zyskujemy więc o 33 proc. danych więcej w jednej komórce. Każdy kolejny typ komórki cechuje się jednak zmniejszeniem trwałości, czyli liczby cykli zapisu. Oznacza to, że dane na komórce TLC zapiszemy większą liczbę razy niż na QLC, zanim się ona zużyje. Pracą dysku zarządza jego kontroler, który odpowiada m.in. za takie dysponowanie zapisem danych, żeby komórki zużywały się równomiernie. Niektóre dyski wyposażone są również w szybką pamięć podręczną DRAM, pozwalającą na znaczne przyspieszenie zapisu danych.

O wydajności dysku decyduje także współczynnik IOPS, czyli operacji wejścia/ wyjścia wykonywanych w ciągu sekundy. Najczęściej parametr ten dotyczy zapisu lub odczytu bloku danych o rozmiarze 4 kB. Podczas gdy w dyskach HDD utrzymuje się on na poziomie ok. 200 IOPS w najwydajniejszych modelach serwerowych, to już w SSD dla złącza SATA sięga nawet 100 tys. IOPS, a w dyskach NVMe – 500 tys. To najlepiej obrazuje, jak dużą różnicę wydajnościową oferują nośniki SSD względem HDD.

Praca z prędkością rzędu np. 5 GB/s nie pozostaje bez wpływu na dysk, dlatego najwydajniejsze dyski SSD podczas intensywnej pracy nagrzewają się. Niektórzy producenci, aby ułatwić odprowadzanie ciepła, wyposażają je w radiatory, które jednak zwiększają grubość samego dysku. Dlatego wybierając dysk SSD z radiatorem, powinniśmy sprawdzić, czy zmieści się w miejscu przeznaczonym do montażu, bowiem usunięcie radiatora skutkowałoby utratą gwarancji producenta. Jeśli radiatora nie ma w zestawie, możemy go dokupić dodatkowo, często jest również dołączony do płyty głównej. Korzystanie z dysku bez radiatora nie powinno doprowadzić do jego uszkodzenia (chyba że był montowany fabrycznie), należy jednak liczyć się ze znacznym zmniejszeniem wydajności podczas wykonywania wymagających prac, które w dużym stopniu obciążają dyski. Dla utrzymania największej wydajności podczas intensywnej pracy możemy rozważyć montaż aktywnego chłodzenia dysku SSD, czyli radiatora, który dodatkowo ma wentylator.

SILICON POWER US70; LEXAR NM760

SILICON POWER UD90; SAMSUNG 980

GOODRAM IRDM Pro M.2; SILICON POWER XS70

Gwarancja na dyski SSD

Jeśli zależy nam na dużej trwałości, powinniśmy przede wszystkim zwrócić uwagę na warunki gwarancji. Coraz częściej producenci pewni jakości oferowanych dysków zapewniają nawet 5-letnie wsparcie gwarancyjne. Jednak jest ono ograniczone przez współczynnik TBW (Total Bytes Written), który oznacza ilość danych, jaką możemy zapisać na dysku przed wygaśnięciem jego gwarancji. Jeśli więc dysk jest objęty wspominaną 5-letnią gwarancją, jednak przekroczymy współczynnik TBW już po 4 latach, to przestanie ona obowiązywać. Ze względu na dużą ilość pamięci nośniki o większej pojemności mają TBW o większej wartości.

Współczynnik TBW dla przykładowego dysku o pojemności 1 TB wynosi 600. Oznacza to, że codziennie musielibyśmy zapisać na nim aż 1 TB danych oraz usuwać je, żeby po 600 dniach przekroczyć jego TBW, co w konsekwencji oznaczałoby utratę gwarancji. Oczywiście, po przekroczeniu tej wartości dysk dalej będzie sprawny i można go normalnie użytkować. Dlatego nie powinniśmy obawiać się o jego zużycie. Jeśli trwałość ma dla nas bardzo duże znaczenie, powinniśmy wybierać dyski o dużym współczynniki TBW i długiej gwarancji.

Niezależnie od zakupionego dysku pamiętajmy, że bezpieczeństwo zgromadzonych na nim najważniejszych danych daje tylko ich kopia zapasowa. Powinna być ona wykonana na innym nośniku i przechowywana w bezpiecznym miejscu. Uchroni nas przed zdarzeniami losowymi np. awarią komputera, jego kradzieżą lub zgubieniem.

Atutem dysków korzystających ze złącza M.2 jest łatwość montażu. (Fot. Silicon Power)

Przenośny SSD do komputera

Niektóre komputery przenośne mają na wlutowany na stałe do płyty głównej dysk SSD. Oznacza to brak możliwości łatwej wymiany w razie np. braku miejsca na dane. W takiej sytuacji dobrą alternatywę może stanowić przenośny dysk SSD. W przypadku korzystania z nowoczesnych interfejsów, jak Thunderbolt czy któryś z wariantów USB 3.2, możliwa do uzyskania przepustowość to od 5 do nawet 40 Gbit/s. Powinna ona pozwolić na bardzo komfortową pracę.

SILICON POWER UD80; SAMSUNG 990 Pro

SILICON POWER XD80; SILICON POWER UD70

Przystępny i wydajny – Silicon Power UD85

Kompatybilność z interfejsem PCIe 4.0 oraz obsługa takich standardów jak NVMe 1.4 i Host Memory Buffer (HMB) pozwala na uzyskanie dużej wydajności oraz małych opóźnień w trakcie korzystania z dysku SSD Silicon Power UD85. Zapewnia on szybkie i płynne korzystanie z plików i aplikacji z prędkością odczytu do 3600 MB/s i zapisu do 2800 MB/s. Dzięki obsłudze buforowania SLC Caching osiągnięto lepszą wydajność sekwencyjnego odczytu/zapisu oraz losowego odczytu/ zapisu. Dysk jest dostępny w przystępnej cenie w czterech wariantach pojemnościowych – 250 i 500 GB oraz 1 i 2 TB. Wykorzystanie komórek pamięci 3D NAND pozwoliło na uzyskanie nie tylko większej pojemności i wydajności, ale również mniejszych opóźnień. Aplikacja SP Toolbox pozwala na bieżąco kontrolować stan dysku, wymazać dane czy przeprowadzić testy diagnostyczne.