SSD жылдамдығының жүйенің жалпы өнімділігіне әсері қандай?

SSD жылдамдығын түсіну: Өнімділікті анықтайтын компоненттер мен технологиялар

SSD деген не және ол қалай жылдам есептеуді мүмкіндің етеді?

SSD немесе тұтас сақтау дискілері мәліметтерді дәстүрлі қатты дискілердегі айналатын пластинкалар мен қозғалмалы элементтердің орнына NAND флэш-жады деп аталатын нәрсені пайдаланып сақтайды. Негізгі айырмашылық — жылдамдық. Көптеген SSD дискілері деректерді дәстүрлі HDD дискілеріне қарағанда тезірек, яғни олардан 50-ден 100 есе тезірек алады, себебі HDD дискілері айналатын дискілерге және ішіндегі қозғалмалы иіндіктерге тәуелді. Физикалық құрылғылардың уақыт өте кемуі болмайтындықтан, бұл дискілер ұзағырақ жұмыс істейді. Олар жұмыс істеу кезінде азырақ электр энергиясын тұтынады және маңызды уақыттарда жалпы алғанда жақсырақ жұмыс істейді. Сондықтан көптеген адамдар үй компьютерлерін жаңартады, ал компаниялар жүктеме көп болған кезде жылдам реакция уақыты шешуші болатын сервер бөлмелеріне оларды орнатады.

SSD жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлар: NAND түрі, бақылауыш және кэш

SSD өнімділігін анықтайтын үш негізгі компонент:

• NAND Flash түрі : Көп деңгейлі ұяшықтар (MLC) және үш деңгейлі ұяшықтар (TLC) NAND бағасы мен тозуға төзімділігін тепе-теңдікте ұстайды, ал вертикальды бірліктерді үймелеп орналастыру архитектурасы мысалы 3D V-NAND сақтау тығыздығын, жылдамдығын және ұзақ қызмет ету мерзімін жақсартады.
• Басқару құрылғысы : SSD-ның миы ретінде қызмет етеді, ол деректерді орналастыруды, тозуды теңестіруді, қателерді түзетуді және шотталмаған деректерді жинауды басқарады, сондықтан тиімділік пен қызмет ету мерзімі оптималданады. Жоғары өнімділікті контроллерлер көп жұктеме кезінде кідіруді азайтады және өткізу қабілетін арттырады.
• DRAM кэші : Жиі қолданылатын карта кестелерін және деректерді сақтайды, ол жүйені іске қосу және қолданбаларды жүктеу кезінде қолжетімділік уақытын әлдеқайда қысқартады. DRAM кэші бар дискілер кездейсоқ оқу жылдамдығын 750 000 IOPS-тан астырап жеткізе алады — HDD-лардың 100–200 IOPS құрайтын өлшемімен салыстырғанда бірнеше дәрежеге жылдамырақ.

Интерфейс және пішін факторы: SATA, NVMe және M.2 және олардың өнімділікке әсері

SSD-ның интерфейсі мен физикалық конструкциясы оның максималды өнімділігіне тікелей әсер етеді:

NVMe SSD-тар SATA байланыстарының орнына PCIe желілерін пайдаланады, бұл дәстүрлі дискілерді баяулататын керілген жолақтық шектеулерге тап болмайды. Бұл оларға көптеген жақсырақ жылдамдық пен реакция уақытын береді. Көпшілік M.2 слоттарын өз ноутбуктарынан біледі, дұрыс па? Осы слоттар SATA және NVMe стандарттарымен жұмыс істейді, бірақ адамдар оларды кішкентай, супер жылдам NVMe дискілер үшін пайдаланады деп ойлайды. Мысалы, алдыңғы шкафтағы PCIe 5.0 NVMe SSD-ті алып қарастырайық. Ол 20 ГБ видео файлын бар болғаны 2 секунд ішінде тасымалдай алады. Бұл орташа қатты дискіден шамамен 17 есе тезірек, сонымен қатар қазіргі нарықтағы ең жылдам SATA SSD-тен де екі еседен астам тезірек.

SSD мен HDD: Шынайы әлемдегі жылдамдық пен жүйе реакциясының айырмашылықтарын өлшеу

Оқу/жазу жылдамдығы тестілеулері: SSD-тар дәстүрлі HDD-тардан тиімдірек

Қазіргі SSD-тар SATA моделдері үшін шамамен 560 МБ/с, ал NVMe технологиясын қолданатындары үшін 7000 МБ/с-тан да жоғары тізбекті оқу жылдамдығына жетеді. Бұл дәстүрлі 7200 Айналым/мин HDD-тардан айтарлықтай ерекшеленеді, олардың жылдамдығы шамамен 80-ден 160 МБ/с-қа дейін жетеді. Нақты серверлерге назар аударсақ, айырмашылық тіпті күрт өседі. 2023 жылғы Сақтау Производительность есебіне сәйкес, SSD-тар дерекқор сұраныстарын HDD-пен салыстырғанда шамамен 100 есе тез өңдейді. Күнделікті компьютер қолданушылары да осы жақсартуларды байқайды. Файлдарды іздеу минуттарды емес, секундтарды қажет етеді, бағдарламалар арасында ауысу тез жүреді және қолданбалар пайдалы жұмыс істемес бұрын әлдеқайда тез жүктеледі. Машинасымен сағаттар бойы жұмыс істейтін кез келген адам үшін уақыт өте жылдамдық айырмасы нақты сезілетін деңгейге жетеді.

Файлдарды тасымалдау тиімділігі мен тізбекті қолжетімділік өнімділігі

SSD дискін қолданғанда үлкен 50 ГБ көлемдегі бейне файлды ауыстыру екі минуттан кем уақыт ішінде жүзеге асады, ал дәстүрлі HDD сақтау шешімдеріне сүйенсеңіз сегіз минуттан астам уақыт қажет болады. Үздіксіз деректерді беру кезінде айырмашылық тағы да айқынырақ болады. Қатты күйдегі дискілер осындай операциялар кезінде тұрақты жұмыс істей береді және жұмыс уақытының көп бөлігінде максималды жылдамдықтарына жақын нәтиже көрсетеді. Алайда, қатты дискілердің өзінше басқа әңгімесі бар. Олардың жұмыс істеуі ұзақ жазу сессиялары кезінде белгілі дәрежеде нашарлайды, уақыт өте келе файлдардың бөлшектенуі мен ішкі механикалық бөлшектердің қозғалысы салдарынан кейде обещанных мәндерінің 60%-ынан төмен түседі. Бірнеше серверлер бойынша регулярлы резервтік көшірмелер жасайтын компаниялар үшін SSD технологиясы нақты әсер қалдырады. Торапқа қосылған сақтау (NAS) синхрондау уақыты шамамен екі есе қысқарады, яғни IT-бөлімшелер файлдарды көшіруге күтпей, бизнес операцияларын тиімді жүргізуге қажетті басқа маңызды міндеттерге көбірек уақыт бөле алады.

Кездейсоқ қатынау, кідіріс және IOPS: Неліктен SSD-лер белсенді жұмыс жүктемесінде ерекшеленеді

SSD-тар шамамен 0,1 миллисекундтық қолжетімділік уақытын ұсынады, ал қатты дискілерге 5-тен 12 миллисекундқа дейін уақыт керек, бұл SSD-тардың секундына 100 мыңнан астам енгізу/шығару операцияларын орындай алатынын және тек 100-ден 200 IOPS-қа дейінгі айналып тұратын дискілермен салыстырғанда айтарлықтай артықшылық береді. Күтудің ұзақтығын осындай үлкен дәрежеде азайту кез-келген қиын тапсырмалармен жұмыс істеу кезінде үлкен айырмашылық жасайды. Миниойландыру зерттеулерінің өткен жылғы соңғы зерттеулерінде белгіленгенінше, виртуалды машиналарды SSD-сақтау құрылғысында іске қосқан кезде олар 70 пайызға тезірек іске қосылады және бір мезгілде шамамен 32 пайызға артық адамдармен жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Adobe Premiere Pro сияқты бағдарламаларда жоғары сапалы бейне жобаларымен шығармашылық жұмыс істейтіндер үшін айырмашылық түн мен күндідей. 4K материалдарымен жұмыс істейтін редакторлар кадрларды жоғалтпай, үздіксіз ойнату алады, ал HDD-да дәл осыны істеп көріңіз – ойнату кезінде кадрлардың 15-20 пайызын жоғалтасыз, бұл жұмыс үдерісін нақты бұзады.

Жүйені іске қосу және қолданба жүктеу уақыты: Пайдаланушы тәжірибесінің артуын сандық түрде бағалау

Жылдам іске қосу уақыты: SSD-лер жүйенің бастапқы жүктелу ұзақтығын қалай қысқартады

SSD-лер HDD-лерге қарағанда жүйені іске қосу уақытын 70%-ға дейін қысқартады, осы күнгі десктоптар Windows немесе macOS операциялық жүйелерін HDD-лердегі 45 секундқа қарсы 13 секундтан кем уақытта іске қосады. Бұл жетістік SSD-нің айналмалы дискілерге тән іздеу уақытынан құтылу үшін мыңдаған шашыранды іске қосу файлдарын тез арада алу мүмкіндігіне байланысты.

Қолданбалардың жылдам іске қосылуы мен инициализация процестері

Қолданбалар SSD-да 2–5 есе тез іске қосылады. Мысалы, Adobe Premiere Pro секілді бағдарламалар 30+ секунд орнына 8 секунд ішінде инициализацияланады, ал Microsoft Office сияқты күнделікті өнімділік құралдары 12 секунд орнына 3 секунд ішінде ашылады. SSD көпміндетті жұмыс кезінде лагтарды болдырмау арқылы ондаған веб-беттерді немесе үлкен жоба файлдарын бір уақытта тегін жүктеуге мүмкіндік береді.

SQL базалары, виртуалды машиналар және Adobe Premiere Pro сияқты креативті бағдарламалар үшін өнімділік артықшылықтары

SSD-сақтау құрылғысын пайдаланған кезде SQL-сұраныстардың орындалу жылдамдығы шамамен төрт есе артады, ал виртуалды машиналар бұрынғы 2 минуттық күтуден гөрі 15 секунд ішінде іске қосыла бастайды. Adobe Premiere Pro бағдарламасында көп эффектілер қолданылатын 4K бейне жобаларымен жұмыс істейтіндер үшін уақыт сызығында скробинг кезінде сезімталдықтың үлкен өсуі байқалады. Бұл жетістік SATA негізіндегі SSD-лерде шамамен 550 МБ/сек тең тұрақты оқу жылдамдығының арқасында қол жеткізілді. Нақты жұмыс жүктемелерін орындау кезінде мұндай өнімділік көбінесе тек қана тестілеу кезінде ғана емес, қатты дискілердің көрсететін нәтижесінен төрт есе жақсы.

Ойындардағы артықшылықтар: деңгейлерді жүктеу уақытының қысқаруы және активтерді тегіс стримдеу

Cyberpunk 2077 сияқты ашық әлемдегі ойындарда HDD-да 25 секундтан астам болатын деңгейді жүктеу уақыты PCIe 4.0 NVMe SSD-да 5 секундтан кем болады — бұл 80% төмендеу. Жоғары жылдамдықты SSD-тар SATA SSD-тармен салыстырғанда алты есе тезірек, секундына 5000 МБ жылдамдықпен ойын активтерін стримдеу арқылы текстуралардың кенет пайда болуын алдын алады және терең сіңірілетін, үзіліссіз ойнау тәжірибесін қамтамасыз етеді.

NVMe және PCIe эволюциясы: Әліппе жылдам SSD-тар бизнес пен кәсіби қолдану үшін тиімді ме?

Максималды өткізу үшін NVMe PCIe каналдарын қалай пайдаланады

NVMe, яғни Non-Volatile Memory Express, PCIe каналдары арқылы тікелей CPU-ға қосылып, бұрынғы сақтау интерфейстерін мүлдем өткізіп жібереді. PCIe 5.0-ді қолдау арқасында шамамен 14 000 МБ/с жылдамдыққа жету мүмкіндігі бар. SATA-мен салыстырсақ, оның жолақтығы тек 6 Гбит/с болып шектеледі. Дәл осы уақытта NVMe әрқайсысында мыңдаған командаларды қамти алатын 64 000 команданы өңдеу кезегін өте жақсы өңдей алады, бұл бір уақытта орындалатын жұмыстардың көлемін едәуір арттырады. Бұл конфигурация неге дұрыс жұмыс істейді? Негізінен, дәстүрлі SATA SSD-лермен салыстырғанда оның процессорға түсетін жүктемесі шамамен 30% азаяды. Бұл процессорлар үшін жасанды интеллект модельдерін оқыту немесе нақты уақыт режимінде күрделі деректерді талдау сияқты ауыр жұмыстарды орындау үшін қосымша ресурстар қалдырады.

SATA III, NVMe және PCIe 4.0/5.0 SSD өнімділік деңгейлерін салыстыру

PCIe 5.0 SSD-лар HDD-лармен салыстырғанда жылдамдықты 21 есе арттыруы мүмкін, бірақ тұрақты жүктеме кезінде жылдамдықтың төмендеуін болдырмау үшін сәйкес келетін аналық плата мен сенімді жылу шешімдері қажет.

Шынайы әлемнің тестілеулері: Оқу жылдамдығы 7 000 МБ/с-тан асатын SSD-лар

CrystalDiskMark және басқа құралдардың сынақтарына сәйкес, ең соңғы PCIe 4.0 NVMe SSD-тер оқу жылдамдығын шамамен 7 300 МБ/с дейін жеткізе алады, бұл қалыпты SATA SSD-терден көреміз жылдамдықтан шамамен екі есе тезірек. 50 ГБ файл сияқты үлкен нәрсені ауыстырған кезде SATA дискілерге қажет болатын 26 секунд орнына бар болғаны 12 секунд ғана қажет. Үлкен файлдармен жұмыс істеген кезде осындай жылдамдық айырмашылықтары шынымен маңызды. Мысалы, күнделікті 1 ТБ деректерді көшіру сияқты үлкен көлемді жазу операциялары кезінде, бұл жаңа дискілер 6 800 МБ/с жоғары жылдамдықпен жұмыс істеуді жалғастырады. 8K RAW кадрлармен жұмыс істейтін кәсіби мамандар немесе күн сайын үлкен мөлшердегі деректермен жұмыс істейтіндер үшін осындай өнімділік айырмашылығы шешуші болып табылады.

Құндылықты бағалау: Жоғары жылдамдықты NVMe дискілерінің ROI (инвестициядан түскен табыс) қашан тиімді, ал қашан артықшылық?

Жоғары жылдамдықты NVMe SSD-тер кәсіби ортада айқын пайда әкеледі:

• AI/ML топтары күн сайын 100 ГБ+ деректер жинағымен жұмыс істегенде модельді оқыту жылдамдығы 38% артық болады
• Қаржылық деректер базалары транзакцияның кідірісін 22мс қысқартып, нақты уақытта шешім қабылдауды жақсартуға мүмкіндік береді
• 4K/8K постөндіру студиялары кідіріссіз нақты уақытта шолу шкаласын пайдалану

Алайда, жалпы офис қолданымы немесе ұзақ мерзімді мұрағаттау сақтау үшін SATA SSD-лер әлі де тиімді болып табылады және HDD-ге қарағанда гигабайт бағасын 60% төмендетіп, бірақ та орындалу сапасында елеулі артықшылықтарды ұсынады