Твердотельные накопители постепенно перестают быть технологией записи будущего, постепенно становясь доступными обычным  пользователям. Двумя существенными факторами, тормозящими этот процесс, являются высокая цена SSD-дисков, малый объем и заметное падение их производительности по мере использования. В этой статье мы рассмотрим подробнее эти факторы и посмотрим, как обстоят дела с SSD, на примере двух топовых драйвов от Intel и OCZ.

Наверное, ты уже видел тесты SSD-накопителей и замечал, что в ряде задач их производительность серьезно проседает. Более того, с течением времени скорость работы твердотельных дисков снижается, что ставит в ступор счастливых буратино, заплативших многие сотни долларов за небольшую коробочку. Начнем с того, что память в SSD организована в массив блоков, состоящих из страниц. Страница объемом 4 Кб – это минимальная ячейка, которая может быть записана. Блок состоит из 128 страниц и представляет собой минимальный элемент, который может быть обнулен (перезаписан). Таким образом, все операции по сохранению данных в SSD можно разделить на две группы: первоначальная запись (запись в пустую ячейку) или повторная перезапись, требующая обнуления целого блока. Когда у нас в руках находится чистый SSD, запись происходит максимально быстро: информация помещается в пустые страницы, без необходимости их предварительной очистки. Но что происходит со временем при использовании диска? Файлы, которые мы удаляем, помечаются в файловой системе как удаленные, но ячейки при этом не очищаются – именно поэтому при случайном стирании какого-нибудь важного документа почти всегда есть возможность его восстановления. Такой метод работы с дисковой файловой системой действительно оптимален для магнитных накопителей, но не для SSD. Последние обеспечивают максимальную скорость записи только при записи в чистые блоки, но как только таковых не остается – им приходится перезаписывать уже использованные блоки. Тут стоит привести конкретные цифры. Типичное время чтения страницы – 50 нс, запись страницы занимает 900 нс, а обнуление – 2 мс (для всего блока). Таким образом, перезапись блока потребует двух операций – сначала обнулить его целиком, а затем записать необходимое число страниц. Нетрудно догадаться, что производительность SSD в таких ситуациях падает на несколько порядков.

Итак, по мере использования SSD количество ячеек, содержащих какую либо информацию (даже уже удаленную), стремится к 100%. И чем ближе дело подходит к этому значению, тем чаще при сохранении новых данных накопителю приходится прибегать к длительной операции по перезаписи блоков. Для восстановления пиковой производительности необходимо принудительное обнуление страниц, содержащих удаленные файлы. Ранее это было возможно только с помощью низкоуровневогоформатирования диска и, естественно, вело к потере всей информации. Но производители SSD старательно работают над более дружественными для пользователя способами сохранения высокой скорости работы своих накопителей. Одним из таких методов является TRIM. В принципе, это специальная операция, выполняемая операционной системой, которая при удалении файла сразу же дает команду на перезапись содержащих его блоков на SSD. Это избавляет от необходимости делать то же самое при попытке последующей записи в те же ячейки. Результат и польза очевидны – деградация производительности по мере использования SSD будут уже не столь значительны. Но в этом случае необходима поддержка TRIM со стороны ОС. Пока к таковым относится только Windows 7. Что же делать тем, кто не собирается переходить на Windows 7? Тандем OCZ Technology и Indilinx внедрили в свои накопители механизм Idle Time Garbage Collection (ITGC или просто GC). Похожей функцией оснащаются и последние модели SSD на базе контроллеров Samsung. Во время простоя SSD занимается тем, что анализирует файловую систему на предмет реорганизации расположения данных для достижения лучшей производительности, а также выявляет удаленные файлы. Далее происходит то же самое, что и в случае с TRIM. Таким образом, GC, в отличие от TRIM, может функционировать автономно без соответствующей поддержки со стороны ОС. Но необходимо отметить, что GC работает непосредственно с файловой системой – соответственно, качество работы этой функции может варьироваться в зависимости от того, какая система используется.

Для того чтобы наглядно показать работу SSD в «чистом» и «грязном» состоянии, первоначально оба диска приводились в исходное состояние низкоуровневым форматированием. Далее прогонялись тесты, после чего диск полностью заполнялся данными, 20% из которых потом удалялись. После этих операций бенчмарки прогонялись второй раз. И хотя все это происходило под управлением ОС Windows 7, на момент тестирования прошивки обоих накопителей не имели официальной поддержки TRIM. В качестве программ для измерения мы выбрали синтетический тест CrystalDiskMark 2.2 и всем известный PCMark Vantage, в который заложены скрипты, имитирующие работу реальных приложений с диском. На графиках приведены результаты тестов для «чистых» дисков (clean) и после их заполнения (80% load).

Эта модель является уже вторым поколением твердотельных накопителей от Intel. Первые SSD от Intel были чрезвычайно дороги, медлительны при последовательной записи, но в целом обеспечивали высокую скорость работы. Во втором поколении дисков используются более прогрессивные чипы памяти, произведенные по 34-нм техпроцессу. Также был доработан контроллер, что позволило немного увеличить как скорость записи, так и чтения. Однако, по показателям последовательной записи Intel все так же серьезно отстает от SSD, построенных на базе контроллеров Indilinx. Ключевым программным отличием второго поколения Intel X25-M от первого является поддержка функции TRIM. Соответствующая прошивка была выпущена Intel в конце октября, но после массы нареканий со стороны пользователей на возникновение ошибок чтения после перепрошивки в 64-битной Windows 7 обновление было убрано с сайта. Что касается первого поколения Intel X25-M, то для них реализация поддержки TRIM вообще не планируется. Однако, как показали наши тесты, X25-M G2 и без поддержки TRIM отлично справляется со своими задачами. Результаты теста PCMark выявляют в данном накопителе безоговорочного лидера. А не самая высокая скорость последовательного сохранения данных с лихвой компенсируется отменной производительностью при случайной записи.

Накопители OCZ Vertex Series являются флагманскими моделями в продуктовой линейке OCZ. Они построены на контроллере Indilinx, и именно эти контроллеры обзавелись прошивкой с поддержкой TRIM среди первых. Среди дисков OCZ прошивка с TRIM доступна для моделей Agility и Vertex. Причем для скачивания также доступна прошивка с продвинутым механизмом GC, которая улучшит работу накопителя вне операционной системы Windows 7. Однако в наши руки попала «турбированная» версия Vertex. Она отличается разогнанным контроллером и кэш-памятью. Пока для нее не выпустили прошивку с TRIM, поэтому мы приводим результаты тестов со старой версией прошивки (1.3). Сильной стороной OCZ Vertex Turbo, бесспорно, является скорость последовательной записи. По этому параметру он обходит Intel X25-M G2 в 1.5 раза. Также этот диск хорошо справляется с чтением большого количество мелких файлов. Что примечательно, даже после того как свободное пространство на диске было исчерпано, скорости записи упали не сильно. Думается, что с выходом прошивки с улучшенным GC и поддержкой TRIM разница и вовсе не будет ощутима.

Итак, на данный момент наиболее существенной проблемой SSD является их цена. Но в этом направлении есть позитивные тенденции. Запустив второе поколение своих SSD, Intel снизила цены на 50-60% относительно моделей 1-го поколения тех же объемов. В ближайшее время ожидается появление моделей объемом 40 Гб, ориентированных на тех, кто хочет ускорить быстродействие системы при минимальных затратах. При условии, что цена на них будет находиться на уровне 3000-4000 руб, они действительно могут стать популярными среди энтузиастов. Также отметим появление SSD в форм-факторе 3.5". Одним из таких является OCZ Colossus, емкость которого достигает 1 Тб, что уже сопоставимо с традиционными жесткими дисками. Проблемы с падением производительности постепенно решаются, так что, думается, через год-два SSD плотно войдут в нашу жизнь, постепенно начав вытеснять привычные нам магнитные диски.