Testy dysków SSD Kingstona i Intela, czyli wydajność przede wszystkim

Czy dyski SSD wytrzymają potężny wybuch z centrum naszego układu słonecznego, który może zniszczyć nośniki o zapisie magnetycznym? Ostatnio teoria głoszona przez naukowców, o potężnych magnetycznych wybuchach na Słońcu zagrażających Ziemi i urządzeniom elektronicznym staje się coraz popularniejsza.

Z programów popularno-naukowych, filmów i opowieści katastroficznych można dowiedzieć się, że na pewno nie przetrwają tego klasyczne dyski oparte na zapisie magnetycznym. Czy przesiadka na dyski SSD może w przyszłości uratować nasze dane od unicestwienia? :) Czym różni się zapis danych na zwykłych dyskach od dysków z pamięciami flash? Zerknijmy jeszcze raz na budowę i zasadę działania takich urządzeń do magazynowania danych. Testujemy cztery nowe modele dostępne na rynku.

Na łamach Benchmarka przetestowałem już kilkanaście modeli różnych napędów SSD. W większości przypadków skupiałem się głównie na wydajności, w zasadzie nie zastanawiając się czego powinniśmy oczekiwać od takich napędów. Obecnie naprawimy ten błąd.

Czym jest SSD?

Stacja półprzewodnikowa, bo tak brzmi jedna z oficjalnie promowanych nazw takich napędów, to nic innego jak urządzenie pamięci masowej, zbudowane na bazie półprzewodnikowych pamięci typu flash. W tradycyjnym dysku twardym nośnikiem informacji są talerze pokryte materiałem magnetycznym, w napędzie SSD ich rolę przejęły zaś kostki pamięci flash. Tylko tyle i aż tyle. Większość z was od dawien dawna używa dysków SSD w postaci... pendrive'a.

SSD i dyski twarde (HDD) pomimo podobnej nazwy mają całkowicie różną budowę. Na tyle różną, że napędów SSD w zasadzie nie powinniśmy nazywać dyskami. Nie ma tam przecież wirujących talerzy pokrytych materiałem magnetycznym, od których pochodzi nazwa dysku twardego. Stacja półprzewodnikowa to termin na tyle abstrakcyjny, że trudno go zapamiętać, dlatego zdecydowana większość użytkowników napędy SSD nazwa po prostu dyskami. Ważne, że wiemy o czym mówimy.

Jak zbudowany jest dysk SSD?

Przeciętny napęd SSD składa się w zasadzie z dwóch elementów: kontrolera oraz kostek pamięci flash. Niektóre bardziej zaawansowane, a zatem wydajniejsze konstrukcje, podobnie jak klasyczne dyski, są także wyposażone dodatkowo w bufor pamięci. Co ciekawe nie jest on konieczny do działania napędu SSD. Niemniej to właśnie od kontrolera zależy, jaki interfejs nasz napęd będzie miał na zewnątrz oraz z jakich kości flash będzie korzystał wewnętrznie.

Od czego zależy wydajność SSD?

W głównej mierze od kontrolera jaki został użyty do jego budowy, ponieważ to on zawiaduje wszystkimi zapisami i odczytami z flasha. Dopiero w drugiej kolejności ważny jest rodzaj pamięci flash użyty do budowy napędu. Na rynku mamy konstrukcje, które bazując na tańszych i mniej wydajnych pamięciach MLC osiągają na prawdę bardzo dobre rezultaty. Zdarzają się także starsze konstrukcje bazujące na kostkach SLC których wydajność jest stosunkowo niewielka.

MLC i SLC - co to takiego?

W istocie MLC i SLC to skróty od nazw rodzajów pamięci flash, które przy okazji definiują także zasadę ich działania. Układy Multi-Level Cell (MLC) są w stanie przechowywać więcej niż jeden bit w każdej komórce pamięci, niemniej zapis do takiej pamięci jest dość skomplikowany i wolny. Dlatego główną zaletą MLC jest osiągana pojemność względem ceny, a wadą wydajność zapisu.

Z kolei układy Single-Level Cell (SLC) potrafią zapisać tylko jeden bit w każdej komórce pamięci, przez co mają wielokrotnie mniejszą pojemność od MLC, ale zapis i odczyt do takiej pamięci jest dużo szybszy. Główną zaletą SLC jest wydajność, a wadą pojemność i cena kostek.

Oba rodzaje pamięci różni także trwałość. Kostki MLC wytrzymują kilkaset tysięcy cykli zapisu, a SLC kilka milionów. Ilość cykli odczytu w obu typach w zasadzie nie jest limitowana. To właśnie dlatego MLC zwykło się nazywać tym "gorszym" flashem.

Czy powinniśmy się przejmować trwałością dysków bazujących na układach MLC?

Absolutnie nie. Warto wiedzieć, że nad poprawnością zapisu w napędach SSD zawsze czuwa odpowiedni kontroler, który nie pozwoli bezpośrednio po sobie zapisywać danych do jednej i tej samej komórki. Wszystkie zapisy są rozkładane w taki sposób, że kostki pamięci zużywają się równomiernie. Dotyczy to zarówno konstrukcji opartych na kostkach SLC, jak i MLC.

Nawet w najprostszym napędzie ilość komórek liczona jest w milionach i jeśli pomnożymy to przez ilość cykli zapisu dla danej komórki, wychodzą dość astronomiczne liczby. Czołowi producenci SSD nie boją się dawać na swoje konstrukcje 3 lub nawet 5 lat gwarancji, a ich żywotność MTBF określana jest już w milionach godzin. To o czymś świadczy. Według mnie SSD przy normalnym użytkowaniu wytrzyma spokojnie 5 i więcej lat. Do tego czasu większość użytkowników wymieni swoje dyski na bardziej pojemne i/lub szybsze. Zwłaszcza że ceny spadają w ogromnym tempie. Kiedy testowałem pierwszy napęd, za 32 GB trzeba było zapłacić 5000 zł. Niecałe dwa lata później cena spadła ponad 10-krotnie i za napęd tej samej pojemności trzeba zapłacić nieco ponad 400 zł.

Jakie zalety ma SSD w porównaniu do zwykłego twardziela?

Jest ich całkiem sporo, ale większość z nich wynika bezpośrednio z różnic konstrukcyjnych między klasycznymi dyskami twardymi.

1. Kultura pracy

Napędy SSD nie mają elementów ruchomych, dlatego podczas pracy są po prostu bezgłośne. Klasyczne twardziele, początkowo bardzo ciche, z biegiem czasu robią się niestety coraz głośniejsze. Praw mechaniki nie da się przeskoczyć, a łożyska się wyrabiają. Jest to zaleta poszukiwana głównie przez osoby budujące bardzo ciche komputery. W dobrze wyciszonej obudowie dysk jest najgłośniejszym elementem, a jego wyciszenie nie najeży do najprostszych zadań. - - 2. Zużycie energii

Klasyczne dyski twarde zużywają od 2,5 W w przypadku napędów notebookowych, do nawet 25 W przez urządzenia serwerowe. Natomiast dyski SSD rzadko przekraczają 1 W. Jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że przeciętny biurkowy twardziel zużywa około 10 W, to SSD zużywa 10 x mniej energii. Apetyt na prąd ma zasadnicze znaczenie w komputerach przenośnych, gdzie od niego bezpośrednio zależy czas pracy na baterii. Notebooki wyposażone w SSD pracują dłużej na baterii. Niejako efektem ubocznym małego zużycia energii jest także praktycznie zerowe rozgrzewanie się. Najszybsze twardziele potrafią wydatnie dogrzać wnętrze obudowy, a SSD pozostają chłodne podczas pracy. -

3. Wytrzymałość mechaniczna

SSD jako urządzenia pozbawione elementów ruchomych są bardzo odporne na wszelkiego rodzaju upadki czy uderzenia. Jeśli klasyczny twardziel spadnie ze stołu, to jedyne co możemy zrobić, to zamieść po nim śmieci. Jeśli to samo zrobimy z SSD, to najprawdopodobniej nic mu się nie stanie. Ile razy spadł wam pendrive?

Ma to ogromne znaczenie w komputerach przenośnych, ponieważ twardziele są wielokrotnie bardziej wrażliwe na uszkodzenia podczas pracy niż w stanie spoczynku, a notebooki to z założenia komputery przenośne. Jeśli zależy ci na bezpieczeństwie przechowywanych na laptopie danych, wykonuj kopie zapasowe i kup SSD. Komputery biurkowe także są narażone. Jeśli przypadkiem odpowiednio mocno kopniesz w obudowę komputera znajdującego się pod biurkiem, jest spora szansa, że stracisz dane.

- 4. Wydajność

Podaje ją jako ostatnią nie dlatego, że uważam tą zaletę za najmniej ważna, ale dlatego że trzeba ją dalej podzielić na elementy składowe.

W takim klasycznym podejściu wydajność twardziela oceniamy ze względu na:

• Wydajnością liniowego odczytu/zapisu danych
• Czas wyszukiwania danych
• Ilość operacji jaką napęd jest w stanie wykonać w ciągu sekundy

Wydajnością liniowego odczytu danych dyski SSD nadal specjalnie nie błyszczą. O ile najszybsze twardziele są w stanie czytać dane z prędkością około 150 MB/s, to najlepsze SSD osiągają około 220 MB/s. Różnica nie jest być może imponująca, ale jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że ten sam twardziel na ostatnich cylindrach wyciąga około 80 MB/s a SSD nadal 220 MB/s, to zaczyna się robić ciekawiej.

Zresztą te 220 MB/s zaczyna wyglądać na limit przepustowości portu SATA 3.0 Gbps. Jeszcze żadne urządzenie przez nas testowane nie było w stanie przekroczyć tej bariery. To chyba o czymś świadczy. Niemniej warto jednoznacznie zaznaczyć, że prędkość odczytu danych na dyskach SSD nie zależy od ich położenia na nośniku - zgoła odwrotnie niż w przypadku zwykłych twardzieli. Dlatego nie musimy już dzielić dysku na partycje ze względu na położenie danych.

Idąc dalej, czas wyszukiwania danych nawet na przeciętnych napędach SSD jest zdecydowanie krótszy niż na najwydajniejszych dyskach talerzowych. Przeciętny twardziel 7200 obr./min szuka danych około 12 ms, napęd SSD robi to przynajmniej 100 x szybciej. Nie ma w nim elementów ruchomych, które ograniczają jego wydajność. Podobnie jest z ilością operacji na sekundę. Najlepsze twardziele robią ich raptem nieco ponad 100, przeciętny SSD bez problemu wyciąga około 10000, a liczby nawet 5-krotnie większe nie są specjalnym zaskoczeniem.

Główną jest oczywiście cena. W chwili pisania tego artykułu najtańsze dostępne w sklepach konstrukcje o pojemności 32 GB kosztują nieco poniżej 400 zł. Daje to dość nieprzyjemną kwotę: ponad 12 zł za 1 GB pojemności. Najtańsze konstrukcje 64 GB kosztują około 550 zł, co daje nieco ponad 8,5zł / 1 GB. Najtańszy model 128 GB można znaleźć w cenie około 950 zł, co sprawia że 1 GB kosztuje około 7,4 zł. I tutaj przypada punkt największej opłacalności - zakup dysku 256 GB podnosi już koszt 1 GB.

Przed zakupem stacji półprzewodnikowej, czyli napędu SSD, powinniśmy bardzo przemyśleć nasze potrzeby. Jeśli oczekujemy wydajności, musimy zacząć rozglądać się wśród tych droższych modeli. Jeśli nie wydajność jest naszym priorytetem, droga wolna - można wybrać cokolwiek.