Използването на SSD устройства (съкр. от Solid-State Drive), вместо механични твърди дискове е вече стандарт при всички съвременни настолни компютри и лаптопи. Високата скорост на трансфер на данни при NVMe SSD паметите, малкият им размер и надежността, която предлагат е причината тези устройства за съхранение да навлязат толкова бързо в употреба.

Още в началото искам да направя едно уточнение. В този материал няма да говорим за SSD паметите, използващи SATA. Фокусът ще е върху особеностите при избор на по-бързите SSD с форм-фактор M.2 и комуникационен интерфейс PCI Express. Тези устройства за съхранение използват т.нар. NVMe протокол и не случайно ще ги наричаме NVMe SSD.

В първата част на този материал ще ви запознаем с базовите спецификации, които са важни при избора на NVMe SSD. Втората част е насочена по-скоро към някои специфични параметри, свързани с производителността и надеждността на този тип памети.

Основни спецификации – капацитет, форм-фактор, интерфейс и протокол

Капацитет

Капацитетът за съхранение на данни е първото нещо, което гледаме, когато избираме SSD. Той е и основният фактор, който определя цената на компонента.

Днешните SSD памети варират в разнообразни капацитети – от 128GB до няколко ТераБайта. Закупуването на 128GB е абсурдно, защото това е твърде малко пространство за днешните устройства (само Windows заема около 30GB).

SSD модулите от 256GB са достатъчни, ако са ви нужни за операционната система и съхранение на не много данни. Подходящи са за бюджетни офис компютри. В момента цените на памети с такъв капацитет варират от порядъка на 40-50 лв. Това е примамливо, но 256GB са наистина много малко пространство за една съвременна компютърна система.

SSD с капацитет от 512GB до 1TB за момента са нещо като „стандарт“ и са най-търсени от потребителите. Много лаптопи идват фабрично с SSD от 512GB, което е напълно достатъчно за ежедневните ви нужди. За компютри, които се използват за гейминг или видео обработка е препоръчително пространство за съхранение от поне 1TB.

Инвестирането в SSD, което е с капацитет от 2TB или повече е оправдано в случаите, когато ви нужно наистина много пространство. За хората, които се занимават с обработка на видео клипове и създаване на съдържание, това пространство със сигурност в един момент ще се окаже необходимост.

Форм-фактор М.2 – какво означава?

Основните форм-фактори SSD, които се използват са M.2, 2.5-инчови (SATA) и по-рядко срещаните mSATA. В този материал ще се концентрираме върху SSD дисковете с форм-фактор M.2, използващи PCIe шината за комуникация. Те са най-бързи и най-разпространени при новите устройства.

SSD (NVMe) модули с форм-фактор М.2 2230, М.2 2242 и М.2 2280.

Всички SSD памети, които са с форм-фактор М.2 са със стандартизирани размери и затова се означават като 2230, 2242 и 2280. Тези числа са техните пропорции – ширина и дължина на платката в милиметри. Например SSD, означено като М.2 2280 означава, че е с форм-фактор М.2, ширината му е 22мм, а дължината 80мм. Всъщност, последните (M. 2 2280) са най-често използвани, както при настолни системи, така и при лаптопи.

NVME SSD за лаптоп – на какво да обърнем внимание

Тези от вас, които искат да закупят PCIe SSD за ъпгрейд на лаптоп трябва да обърнат внимание на няколко важни неща. Те са свързани най-вече с физическите размери на този компонент, за да може да бъде монтиран безпроблемно.

Мястото за монтиране на M.2 SSD при преносимите компютри е ограничено независимо, че форм-факторът е стандартизиран в няколко разновидности. Някои SSD модули идват с масивен метален охладител (напр. Corsair Force MP600). Сами се досещате, че такъв модул няма как да бъде монтиран в обикновен лаптоп.

Също така някои модели SSD с по-голям капацитет имат запоени чипове и от двете страни на платката – рядко срещано, но съм се натъквал на такива. При определени модели лаптопи (особено ултра-тънките) това също може да се окаже пречка за физическото монтиране на модула. Причината е, че понякога M.2 слотът може да е с нисък профил и чиповете от долната страна на SSD платката да опират в електронните елементи на дънната платка.

Ако планирате да ъпгрейдвате лаптопа си с ново M.2 SSD, необходимо е да проучите и какви физически размери могат да се монтират на дънната му платка. Някои лаптопи използват по-къси M.2 SSD, например 2230 или 2242. Това е често срещано, особено при някои модели преносими компютри на Dell. Въпреки че проиводителят може да е монтирал модул с размер 2230, твърде вероятно е да е предвидил начин за инсталиране на M.2 SSD с размери 2280. Ако имате възможност, потърсете информация за поддържаните размери SSD за конкретния модел.

На снимката виждате слота на фабричното SSD при Dell G15 (5515 Ryzen Edition). Производителят е инсталирал M.2 SSD с размер 2230. Въпреки това е предивидил пластината, която сме посочили със стрелка да може да се мести на различни позиции. Това прави възможно монтирането на SSD с размери 2242 или 2280.

PCIe 3.0, PCIe 4.0 или PCIe 5.0 – какво да изберем

PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) е стандарт за интерфейс, който се използва за високоскоростен пренос на данни между компоненти на хардуера. SSD модулите, които използват протокола NVMe задължително работят с PCIe интерфейс.

За да извлечете максимално от скоростта на вашето SSD е важно да знаете коя версия на PCIe поддържа вашата дънна платка. Ето защо предварително се запознайте с нейните спицификации.

PCIe 3.0 (Gen 3) за момента остава най-масовият стандарт, макар че бързо бива изместван от PCIe 4.0 при новите устройства. Максималните скорости на четене и запис, които може да достигне SSD, използващо PCIe 3.0 интерфейс са до около 3500MB/s. Все пак това е силно индивидуално от модела на SSD модула. Производителите винаги означават в спецификациите на компонента какви са максималните скорости за четене и за запис. При много SSD, особено тези от ниския и средния ценови клас максималните скорости могат да не надхвърлят 2500MB/s.

PCIe 4.0 (Gen 4) е по-новa версия, която позволява постигане на почти двойно по-високи скорости спрямо PCIe 3.0. Производителите на SSD компоненти, базирани на PCIe 4.0 дават в спецификациите на продуктите си скоросто до 5000MB/s, а някои дори до 7000MB/s (например Kingston KC3000 или Samsung 980 PRO).

За да използвате пълния потенциал на PCIe 4.0 е нужно както дънната платка да поддържа този стандарт, така и SSD дискът, който сте закупили. Ще ви е необходима дънна платка с чипсет X570 или B550 (или по-нова) за AMD или дънна платка Intel Z590 (или по-нова), за да отключите максималните скорости, предлагани от PCIe Gen 4.

NVMe SSD, което поддържа PCIe 4.0 ще работи ли на дънна платка с PCIe 3.0?

Цените на SSD дисковете, които поддържат PCIe 4.0 вече са съвсем приемливи и дори близки до тези на PCIe 3.0 SSD. Не всички дънни платки обаче поддържат PCIe версия 4.0. За момента SSD модулите, поддържащи PCIe 4.0 могат да работят с дънни платки с PCIe 3.0, т.е. обратно съвместими са. Имайте предвид, че при тази конфигурация (дънна платка с PCIe 3 и SSD PCIe 4 NVMe) няма да може да се възползвате от максималната скорост на PCIe Gen4, която предлага SSD паметта. Скоростта на трансфер на данни ще бъде ограничена до тази, поддържана от PCIe версия 3.0 на дънната платка. Тази разлика на практика ще е едва осезаема при повечето ежедневни дейности, така че едва ли това ще е проблем.

PCIe 5.0 – има ли смисъл за момента да инвестираме в такова SSD?

PCIe 5.0 (PCIe Gen 5) e най-новият стандарт, който позволява висока скорост на трансфер на данни през шината – както при видео карти, така и при SSD. Тепърва този стандарт ще навлиза при компонентите от висок клас.

Теоретичните скорости на четене и запис, поддържани от SSD дисковете, използващи PCI Express 5.0 (Gen 5) са почти двойно по-високи спрямо същите при тези с PCIe 4. Производителите споменават стойности от 14000MB/s като максимално достижими за Gen 5.

Тази скорост изглежда наистина внушителна, но цените на тези компоненти в края на 2023 г. и началото на 2024 г. ще са не по-малко внушителни. Поне за момента инвестицията в PCIe Gen 5 компоненти (дънна платка и SSD, поддържащи тази версия) си струва единствено, ако сте голям компютърен ентусиаст и имате „прилична“ сума пари за харчене.

В близкото бъдеще се очаква PCIe Gen 4 да измести напълно PCIe Gen 3 при новите устройства, а Gen 5 да се превърне в стандарт при машините от висок клас.

NVMe 1.3, NVMe 1.4, NVMe 2.0 – какво означава и каква е разликата

NVMe (Non-Volatile Memory Express) е спецификация за достъп до данни, съхранявани на PCIe-базирани носители, каквито са SSD паметите. Технологията на NVMe осигурява високи скорости и производителност, както висока съвместимост. NVMe комуникира директно с процесора, използвайки високоскоростната шина PCI Express.

Тъй като NVMe използва PCIe, той прехвърля 25 пъти повече данни спрямо интерфейса SATA. Kомандите на NVMe са 2 пъти по-бързи от тези на AHCI. В допълнение, NVMe входно-изходните операции в секунда (IOPS) надхвърлят 1 милион и са до 900% по-бързи в сравнение с AHCI устройствата.

Всяко SSD с форм-фактор M.2, което използва интерфейса PCIe поддържа NVMe протокол. Голяма част от бюджетните SSD дискове все още използват NVMe версия 1.3, но много от продуктите от средния ценови сегмент поддържат NVMe 1.4, което е за предпочитане. В търговската мрежа се срещат и продукти от висок клас, използващи PCIe 4.0 x4 и NVMe 2.0, дори и такива, работещи на PCIe 5.0 и NVMe 2.0.

За момента смятам, че „златната среда“ между цена и производителност са SSD модули използващи PCIe Gen4 шина с поддръжка на спецификацията NVMe 1.4.

NVMe 1.3

Тази версия на спецификацията бе пусната през 2017 година с цел да подобри недостатъците на NVMe 1.2, който от своя страна бе смятан за твърде бавен. Голяма част от бюджетните M.2 PCIe 3 x4 SSD дискове предлагани на пазара в момента използват именно NVMe 1.3.

NVMe 1.4

Спецификацията на NVMe 1.4 включва някои оптимизации на производителността, базирани на по-интелигентно използване на хранилището, с по-добро взаймодействие между SSD и хост системата. NVMe 1.4 въвежда няколко нови функции, които помагат при справянето с непоправими грешки при четене и повредени данни. Това важи особено при RAID, където хост системата може да е в състояние да възстанови данните по-бързо, като просто ги извлече от някъде другаде.

NVMe 2.0

NVMe 2.0 носи със себе си редица подобрения, ориентирани по-скоро към центровете за данни, а не толкова към крайния потребител. Но най-значимата промяна е „рефакторингът“, при който NVM Express преструктурира оригиналните NVMe1.4, NVMe-MI и NVMe-oF, за да направи най-новата NVMe спецификация по-мащабируема и разширяема.

Спецификации за производителност и издръжливост на NVMe SSD

Скорост на четене и запис

Скоростта на четене и запис, изразена като МегаБайти в секунда е един от най-важните показатели за производителността на SSD паметта. Този показател до голяма степен зависи от генерацията на PCIe интерфейса, с който модула ще работи. Ако сте изчели първата част от материала, вече знаете, че NVMe SSD, което използва PCIe Gen4 x4 ще може да достигне много по-големи скорости спрямо SSD със същия капацитет, което обаче е ограничено до PCIe Gen3 x4.

Разлика в максималните скорости на четене и запис при различните марки/модели SSD дискове може да бъде доста съществена дори да използват една и съща генерация на PCI Express интерфейс. Обичайна практика при почти всички търговци е да посочват тези показатели за всеки артикул. Често пъти това е водещо при избора на конкретен модел NVMe SSD.

В голяма степен скоростта на четене и най-вече тази на запис за даден модел NVMe SSD зависи от капацитета му. По правило SSD с по-голям капацитет памет би имало по-добра производителност, спрямо същия модел, но с по-малък капацитет на паметта.

Горното твърдение ще го подкрепя и с пример, като съм избрал Western Digital Blue SN570 NVMe, по-стар, но доказал се компонент от средния ценови клас.

WD Blue SN570 използва шина PCIe 3.0 x4 и NVMe версия 1.4. Предлага се в разновидности от 250GB, 500GB, 1TB и 2TB пространство за съхранение.

Първо, нека вземем варианта с най-малък капацитет – този от 250GB. Според производителя скоростта му на четене е от порядъка на 3300MB/s, а тази на запис 1200MB/s. Варианта от 1TB може да достигне по-добри скорости – 3500MB/s на четене и 3000MB/s на запис. Имайте предвид, че колкото повече запълвате SSD диска с информация толкова повече производителността му ще намалява.

IOPS – още един показател за производителност на SSD

Входно-изходните операции в секунда (IOPS) често пъти се използват от производителите на SSD памети като мерило за производителността на техните продукти. Този показател до голяма степен зависи от качеството на контролера и NAND чиповете, но също така зависи и от капацитета на паметта (както е със скоростите на четене/запис). С други думи, колкото повече нараства капацитетът на паметта на даден модел SSD, толкова повече нараства и броят на логическите операции за четене и запис в секунда.

В ежедневната работа този показател не би имал толкова голямо значение, по-скоро е важен при тестовете (benchmarks) на различни SSD. Ето защо обърнете повече внимание на скоростта на четене и запис, която производителят посочва, отколкото на броя IOPS в секунда.

Издръжливост, или какво означава TBW и MTTF/MTBF

Всички знаем, че животът на едно SSD до голяма степен зависи от броя цикли на запис и презапис. Стига да не дадат някакъв друг дефект, SSD-тата имат голям ресурс и напрактика могат да надживеят всеки друг компонент в системата.

Устойчивостта и издръжливостта на SSD се определя с използване на показатели като записани терабайти (TBW) и средно време до отказ/средно време между откази (MTTF/MTBF). Производителите обикновено означават един от тези показатели в спецификациите на устройството. Най-сигурно да проверите това е чрез официалната уеб страница на производителя на избрания от вас SSD диск.

TBW

TBW (TeraBytes Written) е мярка, характеризираща общия обем данни (в ТераБайти), които вашето SSD може да запише преди да започне да дава индикации за проблеми. Всеки път, когато запазвате, изтривате или модифицирате файлове, съхранявани на SSD, част от ресурса му намалява. Причината за това явление е, че използваните NAND флаш памети започват да се амортизират след определен брой цикли на запис, който така или иначе трябва да е много голям.

Спецификацията TBW се покачва с повишаване на капацитета на SSD паметта. Ще дам конкретен пример: Western Digital Blue SN580 се предлага в няколко вариации според капацитета си: 250GB, 500GB, 1TB и 2TB. Предполагаемата издръжливост на модула с 250GB памет е 150 TBW. При модела от 500GB издръжливостта е двойно по-голяма – 300 TBW, а при 1TB е 600TBW. Както виждате показателят за издръжливост TBW е горе-долу пропорционален на капацитета на паметта на SSD компонента.

MTTF/MTBF

MTTF (Mean Time to Failure) и MTBF (Mean Time Between Failures) смятам, че са малко по-относителни показатели и по-трудно биха ви дали реална представа за ресурса на чиповете с памет. Фокусират се върху средния брой часове, през които SSD-то може да работи преди да даде индикации за проблем. Този показател се измерва в милиони часове, примерно 1 500 000 ч., 3 000 000 ч. и т.н. Ако направим проста сметка, ще установим, че 1 500 000 часа са малко над 171 години, т.е. производителят и изчислил, че теоретично SSD-то ще може да работи 171 години, ако през това време не даден друг дефект.

В заключение: нека обобщим накратко казаното дотук

Когато избирате SSD то задължително трябва да отговаря на форм-фактора и интерфейса, с който е съвместим вашия настолен компютър, лаптоп или PS5. Капацитетът на паметта за съхранение се определя според вашите нужди и бюджет, с който разполагате.

Повечето съвременни дънни платки разполагат с метална пластина и термо лепенка, разположени върху поне един от M.2 слотовете. Това не е направено за красота, а служи за охлаждане на SSD модула, разсейвайки топлината. В този случай смятам, че покупката на SSD с масивен метален охладител е ненужна, освен ако същото не се монтира на втори M.2 слот, който няма метална плочка за охлаждане. Същото важи и за лаптопите, където монтирането на NVMe SSD, идващо с масивен метален охладител в повечето случаи е невъзможно (освен ако охладителят може да се демонтира без това да води до отпадане на гаранцията му).

Изборът на марка и модел зависи от бюджета, който може да отделите за SSD диск. Много производители като Silicon Power, Patriot, Apacer, Kingston, Lexar и други, предлагат бюджетни решения на достъпни цени.

Други, като Samsung и Western Digital предлагат основно продукти от средния и висок ценови клас. Техните памети са с доста добри характеристики и добро реноме сред по-взискателните потребителите. Инвестицията в SSD от поне среден клас си заслужава, ако търсите надеждност за вашите данни и висока производителност.

© PCGuide.bg. Автор: Светослав Миронов.