Pozrite si
Priznám sa, že pred dvomi rokmi bol pre mňa článok o SSD diskoch v rámci seriálu tém Vyznajte sa v počítačoch jedným z najpríjemnejších na písanie. Zaujímavá problematika, ktorá priniesla do PC sveta najväčšiu revolúciu v poslednom čase a takmer rovnako veľkú ešte sľubovala. Nielen moje nadšenie žiaľ opadlo, nové revolučné formáty sa omeškali a je dokonca spochybniteľné, či trh SSD diskov naozaj napreduje správnym smerom… Každopádne, nadšenie opadlo aj kvôli tomu, že sa SSD-čka zmenili z kuriozity na úplne bežnú vec, a to je výsostne pozitívny fakt.
Bunky sa zmenšujú, princíp sa nemení
SSD disk je v porovnaní s procesorom či grafickou kartou pomerne jednoduchý komponent. Pozostáva z dvoch kľúčových častí – riadiča a pamäťových buniek. Riadič je v podstate procesor, dokonca sa v poslednom čase čoraz viac používa architektúra ARM Cortex, aj keď v úplne najjednoduchších variantoch, nejaké Cortex-A57-čky určite v SSD-čku nehľadajte.
Riadič okrem koordinovaného zápisu a čítania vykonáva aj sprievodné úlohy – môže byť nimi kompresia dát za účelom ušetrenia miesta či dokonca zvýšenia rýchlosti zápisu, podobne dekompresia pri čítaní, ďalej šifrovanie, presun statických dát kvôli rovnomernému opotrebeniu buniek a podobne. V budúcnosti môžeme očakávať ďalšie sprievodné funkcie, najmä v oblasti bezpečnosti.
Čip vľavo je riadič SandForce, ostatné bloky obsahujú pamäťové bunky
Pamäťových blokov sa na disku nachádza niekoľko, každý pozostáva z veľkého množstva usporiadaných pamäťových buniek. O ich konštrukcii si povieme o chvíľu. Ich úloha je v podstate pasívna, len uchovávajú uložené dáta.
Pre niekoho môže byť prekvapením zistenie, že uloženie nie je úplne trvalé. Výrobcovia udávajú, že po niekoľkých mesiacoch až rokoch odpojenia od napájania sa dáta môžu stratiť. Ale to je skôr kuriozita ako praktická nevýhoda.
Hlavné výhody oproti klasickým pevným diskom typu HDD snáď väčšine čitateľov TECHBOXU opakovať netreba, ale radšej to stručne urobme. Vďaka absencii motorčekov, platní a akýchkoľvek mechanických častí je SSD disk absolútne bezhlučný, rýchlejší, úspornejší, odolný voči otrasom aj magnetizmu a najmä, dosahuje okamžitú odozvu nanajvýš v jednotkách milisekúnd.
Čím pokročilejšia technológia, tým horšie?!
Riadič, ale najmä pamäťové bloky prichádzajú na svet na kremíkových waferoch. Áno, podobne ako procesory, grafiky alebo RAM-ky. V prípade SSD diskov sa dokonca používajú vždy najpokrokovejšie výrobné technológie. Ich zmysel je jednoznačný – znižovať náklady.
Vďaka menším bunkám vznikne z rovnakého wafera materiál pre oveľa viac diskov, potenciálne sa môže znížiť aj cena pre zákazníka. Zároveň technika umožňuje vyrábať fyzicky čoraz menšie, kapacitne čoraz väčšie disky. Napríklad, pred pár rokmi nebolo technicky možné vyrobiť malý mSATA SSD disk pre Ultrabook s kapacitou 1 TB.
Zdokonaľovanie výroby umožňuje dostať SSD-čka do čoraz viac a viac ultramobilných prístrojov, i keď do tabletov sa ešte podľa všetkého stále nedostali, tam ešte kraľujú o niečo pomalšie eMMC pamäte. V smartfónoch a tabletoch vrátane ich pamäťových kariet, ako aj v USB kľúčoch, sa používajú jednoduchšie Flash pamäte. Tie predstavujú nižšiu úroveň rovnakého princípu.
SSD disk formátu M.2, v popredí „odkrytý“ jeden pamäťový blok
Na rozdiel od procesorov či grafík, nové výrobné postupy v SSD sfére prijímajú odborníci skôr s obavami. Agresívnym zmenšovaním buniek sa totiž neustále znižuje ich spoľahlivosť. Hovorí sa dokonca, že o niekoľko výrobných generácií neskôr sa vedľajšie bunky budú ovplyvňovať a bude hroziť neplánovaná zmena stavu, čo je veľmi nepríjemné. Ale tam zatiaľ nie sme, tak nešírme paniku 🙂
Je síce pravda, že každá reťaz je len tak silná, ako jej najslabšie ohnivko, ale v prípade SSD diskov je to trochu zložitejšie. Nemôžeme totiž znižovaním spoľahlivosti buniek dokázať zníženie spoľahlivosti celého disku. Najmä nie v prípade, ak buniek niekoľkonásobne pribudne. V niektorých prípadoch sa stáva, že SSD disk kapituluje v dôsledku výrobnej chyby, a to bez ohľadu na dobu používania, teda aj ďaleko pred naplnením životnosti.
To sa žiaľ stalo aj mne, pričom sa disk „lúčil“ pred smrťou niekoľkými zaseknutiami počítača – dali sa používať iba programy bežiace v RAM, nové z disku nebolo možné otvoriť. Vtedy pomohlo odpojenie disku od napájania a opätovné pripojenie, no napokon skončil svoju činnosť úplne.
Takéto prípady sú však pomerne ojedinelé a samozrejme sa na ne vzťahuje záručná doba, i keď je to iste nepríjemná vec, najmä ak nemáte zálohované dáta. Opotrebenie a prípadná smrť veľkej väčšiny SSD diskov však vyzerá inak. Najskôr treba pochopiť rozdiel medzi SLC, MLC a TLC diskami. SLC (Single Level Cell) bunky uchovávajú iba jeden bit, teda môžu nadobudnúť stav 0 alebo 1.
Pokročilejšia výroba umožnila vznik MLC (Multi Level Cell) buniek, ktoré uchovávajú dva bity. Kvôli tomu však majú už štyri možné stavy (00, 01, 10, 11). TLC alias Triple Level Cell uchováva tri bity a kvôli tomu má možných 8 stavov (všetky kombinácie od 000 po 111). Zvyšovanie hustoty bitov je pre životnosť negatívne z dvoch dôvodov. Jednak nemá každý bit na disku svoju bunku, ale iba „tretinu bunky“ a jednak, pri zmene stavu len jedného bitu sa musia prepísať aj jeho dvaja „spolubývajúci“, čo životnosť znižuje.
Konečne sa dostávame k podstate opotrebenia. Lepší výrobcovia zvyknú udávať množstvo dát, ktoré môžete na celý disk zapísať, než skončí svoju činnosť v dôsledku opotrebenia. Niekoho možno prekvapí, ale tieto čísla sú dosť veľké.
Pri starších a najkvalitnejších SLC diskoch sa udávalo až 10 000 zápisov na každú bunku, pri MLC typicky 3 000. Pred dvoma rokmi sme v článku písali o typickom disku tej doby, ktorý zvládal 800 zápisov. Pri jednej z čerstvých noviniek dneška už je to iba 250 zápisov. Katastrofický úpadok technológie? Na prvý pohľad určite.
Po dôkladnejšom skúmaní však zistíme, že prvé SLC disky mali veľmi malú kapacitu – možno 32 GB. To by znamenalo možnosť zapísať na ne 320 TB. Typický MLC disk s 3 000 zápismi a kapacitou 120 GB by zniesol 360 TB. Dnes čerstvá TLC novinka zvládne v najvyššej 960 GB kapacite 240 TB, v ľudovej 120 GB kapacite ho zničí zápis 30 TB dát. Za rovnakú cenu teda dostávate disk s podobnou životnosťou.
Životnosti pomáhajú aj múdrejšie algoritmy. V prvom rade, disk sám sa stará o to, aby boli relatívne rovnomerne opotrebené všetky bunky. Napríklad súbory OS Windows sú relatívne statické a zaberajú aj desiatky GB, preto ich riadič môže po dlhšom čase presunúť, aby opotrebil bunky na ich pôvodnom mieste.
Kľúčové je tiež pochopiť, koľko asi bežný používateľ denne na disk zapíše dát, pričom čítanie je pre životnosť irelevantné. Svojho času, keď som mal počítač s SSD diskom, som bol na jeho životnosť paranoidný a neustále som ju sledoval v nástroji SSD Life. Keď som videl, že to bolo zbytočné, pomerne rýchlo ma to prestalo baviť.
SSD disk samozrejme počítal svoju internú štatistiku ďalej a v SSD Life bolo kedykoľvek možné do nej nahliadnuť. Dlhodobý priemer vychádzal na približne 2 GB denne, a to nie som žiadny občasný používateľ. Možno by to dnes boli tri gigabajty, ale určite by to nebolo 27 GB, ako uvádza výrobca aktuálnej novinky ako maximálny denný zápis pre garanciu životnosti tri roky. A to hovoríme o 120 GB variante, najdrahšia 960 GB verzia zvláda 219 GB denne. To už si je dosť ťažké predstaviť si.
Cena klesá, ale pomalšie
Paradoxne, vďaka čiastočne pochybnému zvyšovaniu hustoty buniek sa postupne odbúrava najväčší argument proti SSD – vysoká cena. Pred štyrmi rokmi sme napísali, že za 90 € si môžete kúpiť 2 TB pevný disk alebo 40 GB SSD. To vtedy neboli pre SSD-čka pozitívne vyhliadky. O dva roky neskôr, teda v roku 2013, ste za rovnakú sumu kúpili ešte stále rovnako veľký 2 TB disk, ale aj 120 GB SSD.
Dnes za 90 € dostanete stále iba 2 TB HDD (!), žiaľ strojnásobenie pomeru cena/kapacita v prípade SSD sa už neopakuje. Stále zoženiete najpravdepodobnejšie iba 120 GB SSD-čko, zato v obrovskom výbere a najmä, okrem klasických 2,5“ modelov zoženiete aj menšie formáty mSATA a karty M.2. Pokiaľ by vám stačilo lacnejšie SSD-čko s mierne nižšími prenosovými rýchlosťami, dostanete za 90 € aj 240 GB model.
Kapacita SSD diskov bude pravdepodobne ešte aspoň niekoľko rokov rásť, klesať bude naopak cena za 1 GB. SanDisk plánuje v roku 2016 predstaviť 6 a 8 TB modely, neskôr, možno už v roku 2017, aj 16 TB. V roku 2017 má tiež dôjsť k dlho očakávanému vyrovnaniu ceny za 1 GB medzi SSD a HDD, čo klasické platňové disky pravdepodobne definitívne odstrčí do pozície médií na archiváciu.
O pár rokov však budú musieť výrobcovia prísť s technológiou, ktorá SSD nahradí. Zmenšovanie rovnakých buniek donekonečna nie je možné. Možné však je, že nástupcom sa stane nová 3D XPoint pamäť od Intelu a Micronu. Výrobcovia už získali partnera, ktorý pre ňu bude vyrábať riadič. Je však skutočne ťažké odhadnúť, či sa novinka presadí a kedy by sa jej to mohlo podariť.
Príliš rýchle, aby ešte mohli napredovať?
Hlavným dôvodom pre SSD disk je stále rýchlosť. Tá je ohromujúca nielen pri absolútnych hodnotách, o akých môžu pevné disky HDD iba snívať. Bežný HDD sa pohybuje maximálne medzi 100-200 MB/s, kým väčšina dnešných SSD-čiek udáva maximálnu rýchlosť siahajúcu až k 570 MB/s pri čítaní, zápis zvyčajne nepadá oveľa nižšie.
Samozrejme,sú to maximálne rýchlosti, ktoré v praxi dosiahnete zriedka – a najmä iba na okamih, pretože dlhodobejšie využitie pre ne ani nemáme. Ale výkon SSD-čiek je nespochybniteľný. Mimoriadne návyková je najmä prakticky nulová odozva na vaše požiadavky.
Klasický HDD sa totiž po príkaze musí mechanicky (i keď z pohľadu človeka stále veľmi rýchlo) presunúť čítacími hlavami na patričný sektor. V prípade spánku sa musí HDD najskôr roztočiť, a to už je otázka sekúnd.
Napriek, alebo práve vďaka svojej rýchlosti však SSD-čka za posledné dva roky veľmi nepokročili. Keď si pozriete niektorý e-shop s komponentmi, nájdete veľkú väčšinu diskov na rovnakej úrovni ako predtým, pretože používajú limitujúce rozhranie SATA III s praktickým stropom niekde pri spomínaných 550-570 MB/s. V tomto prípade však skôr fňukáme ako neuspokojení nadšenci, pretože potreba zvyšovať výkon SSD diskov s výnimkou špecifických použití neexistuje.
Rýchlejšie SSD-čka však predsa len existujú, dokonca aj v relatívne pochopiteľnej cenovej hladine. Od približne 250 € nahor môžete naraziť na niekoľko modelov formátu M.2 s rýchlosťou čítania až 1 400 MB/s. Existujú aj rýchlejšie disky s čítaním až na 2,4 GB/s, to už sa však bavíme o tisícke eur a formáte veľkej PCI Express karty.
Ako sa bude situácia s výkonom vyvíjať ďalej, si nedovoľujeme odhadnúť. Limit v podobe rozhrania SATA III bol technologicky odstránený, výroba rýchlejších diskov na báze SATA Express sa preto zdá byť skôr marketingovým, resp. strategickým problémom. Odstránil by ho tvrdší konkurenčný boj, prípadne stimul z určitej časti trhu.
Je v poriadku, že výrobcovia sústredia vývoj na zvyšovanie kapacity, znižovanie ceny a zmenšovanie diskov – i keď s vyvolaním pochybností o životnosti. Výsledkom je napríklad aj masové rozšírenie zmenšeného mSATA formátu. Aj vďaka nemu sa dostali SSD-čka ako doplnok ku klasickému HDD v rámci množstva väčších notebookov.
Cache, spotreba, prvotné nastavenie
Podobne ako HDD či procesor, aj SSD-čka majú svoju vyrovnávaciu pamäť. Logicky musí byť minimálne o úroveň rýchlejšia ako pamäťové bunky SSD. V lacnejších diskoch sa používa ako cache malý SSD disk typu SLC s jedným bitom na bunku.
V lepších diskoch nájdete pamäť typu DRAM, ktorá sa svojou rýchlosťou približuje k operačnej pamäti. Každopádne veľkosť vyrovnávacej pamäte naberá jednotky až desiatky GB, pri väčších diskoch je logicky aj ona objemnejšia, čo má pozitívny vplyv na výkon, i keď nie úplne kľúčový.
SSD-čka vedú pred HDD aj v otázke spotreby, navyše ju s každou generáciou znižujú. V stolnom PC sa aj 6 W spotreba starého HDD stratí, v notebooku sa však prechod na SSD s pracovnou spotrebou 1-2 W a pokojovou v zlomkoch wattu prejaví predĺžením výdrže batérie aj o niekoľko desiatok minút. Nezabúdajme pritom, že SSD svoju prácu odvedie oveľa rýchlejšie, takže sa do úspory prepne skôr ako HDD a tým šetrí ešte viac.
Čo sa týka prvotného nastavenia SSD, najdôležitejšie je vypnúť automatickú defragmentáciu, ktorá mu na rozdiel od HDD vôbec nepomôže, iba prepisovaním buniek uberá jeho životnosti. Ďalšie nastavenia už sú v dnešnej dobe pomerne nepotrebné – môžete však zakázať virtuálnu RAM na SSD (pri zaplnení tej fyzickej), obmedziť cachovanie a ukladanie iných systémových dočasných súborov na SSD, prípadne tieto úkony presunúť na HDD, ak taký máte.
Komu sa aký vyplatí
Trh SSD je dnes už pomerne dobre rozvetvený. Existuje niekoľko zaujímavých tried, než k nim však prejdeme, treba zdôrazniť jeden fakt. Ako ste si iste všimli z odsekov vyššie, rôzne veľké varianty toho istého radu SSD diskov s rovnakým názvom sa nelíšia iba kapacitou. Určite ešte minimálne životnosťou, ďalej často veľkosťou vyrovnávacej pamäte, spravidla prenosovými rýchlosťami a občas aj spotrebou. Väčšie kapacity zvyčajne prinášajú lepšie parametre, ale nie je to pevné pravidlo.
Okolo hranice 30 € dnes dostanete malý SSD disk s kapacitou 30-64 GB vo formáte mSATA alebo v klasickej 2,5“ veľkosti. Prenosové rýchlosti síce nedosahujú SSD mainstream, ale aj tak sú podstatne rýchlejšie ako HDD alternatíva – najmä vďaka prakticky nulovej odozve. Sú dobrou voľbou pre pracovný počítač bez potreby ukladania väčšieho množstva dát či ako primárny systémový disk doplnený HDD, pokiaľ potrebujete ušetriť každé euro.
Na méte 50-60 € začínajú typické SSD-čka dneška, 120/128 GB disky s prenosovými rýchlosťami nad 500 MB/s. Typicky používajú formát 2,5“ ako bežné HDD notebookov, s istým príplatkom však zoženiete aj zmenšené formáty M.2 a mSATA. Netreba snáď pripomínať, že ich musí podporovať váš notebook/základná doska. Takýto disk bez výhrad stačí ako systémový, v prípade pracovného počítača aj ako jediný. Pokiaľ by ste chceli viac, 240 GB disk dostanete za ešte rozumných 100 €.
Pomer cena/kapacita zostáva relatívne konštantný aj pri vyšších kapacitách. Na 480-500 GB disk spomínaných parametrov si treba pripraviť necelých 200 €. Od hranice 250 € však už začína exotika, disky zbavené limitácie rozhraním SATA III. Rýchlejšie M.2 alebo PCI Express kartičky dosahujú čítanie 1,4 GB/s, cenu však oproti bežným 500 MB/s diskom pri rovnakej kapacite zdvojnásobujú.
Pokiaľ vám nejde o extrémny výkon, ale skôr o kapacitu, za 400-500 € sa predávajú disky s kapacitou 1 TB, za dvojnásobok aj 2 TB. Pre bežného používateľa je však takéto riešenie nezmysel. Takisto treba mať veľmi dobre premyslené využitie pre 1 000-eurové PCI Express SSD s čítaním na 2,4 GB/s.
Je teda zjavné, že najmä pri veľkých kapacitách zostávajú pevné disky HDD nenahradené. Pozrieme sa na ne v budúcom článku, spolu s hybridnými diskami.