Який вплив швидкості SSD на загальну продуктивність системи?

Розуміння швидкості SSD: компоненти та технології, що забезпечують продуктивність

Що таке SSD і як він забезпечує швидшу роботу комп’ютера?

Накопичувачі на основі флеш-пам'яті, або SSD, зберігають інформацію за допомогою технології NAND-пам'яті замість рухомих елементів, які використовуються в традиційних жорстких дисках. Основна відмінність полягає у швидкості. Більшість SSD можуть отримати дані практично миттєво, тоді як звичайні HDD можуть бути повільнішими у 50 або навіть 100 разів через необхідність обертання дисків і руху механічних голівок. Оскільки немає фізичного зносу апаратних компонентів з часом, ці накопичувачі служать довше. Вони споживають менше електроенергії під час роботи й загалом краще працюють там, де важлива висока продуктивність. Саме тому багато людей оновлюють свої комп’ютери вдома, а підприємства встановлюють їх у серверних кімнатах, де швидкість відгуку має велике значення в періоди пікових навантажень.

Ключові фактори, що впливають на швидкість SSD: тип NAND, контролер і кеш

Три основні компоненти, що визначають продуктивність SSD:

• Тип флеш-пам'яті NAND : багаторівнева комірка (MLC) та трирівнева комірка (TLC) NAND поєднують вартість і довговічність, тоді як архітектури з тривимірним стекуванням, такі як 3D V-NAND, покращують щільність, швидкість і термін служби за рахунок вертикального розташування комірок пам'яті.
• Контролер : виступає мозком SSD, керуючи розміщенням даних, вирівнюванням зносу, корекцією помилок і збиранням сміття для оптимізації ефективності та терміну служби. Високопродуктивні контролери зменшують затримку і підвищують пропускну здатність при великих навантаженнях.
• Кеш DRAM : зберігає часто використовувані таблиці зіставлення та дані, значно скорочуючи час доступу під час завантаження системи та додатків. Диски з кешем DRAM можуть досягати швидкості випадкового читання понад 750 000 IOPS — на порядки швидше, ніж типові 100–200 IOPS HDD.

Інтерфейс і форм-фактор: SATA проти NVMe проти M.2 та їхній вплив на продуктивність

Інтерфейс і фізична конструкція SSD безпосередньо впливають на максимальну продуктивність:

NVMe SSD використовують лінії PCIe замість підключень SATA, що означає відсутність обмежень пропускної здатності, які уповільнюють традиційні диски. Це забезпечує значно кращу швидкість та час відгуку. Більшість людей знають слоти M.2 зі своїх ноутбуків, правда? Ці слоти працюють як з SATA, так і з NVMe стандартами, хоча зазвичай їх асоціюють із невеликими надшвидкими дисками NVMe. Візьмемо, наприклад, флагманський SSD NVMe PCIe 5.0. Він може передати великий 20 ГБ відеофайл приблизно за 2 секунди. Це майже в 17 разів швидше, ніж це зробить середній жорсткий диск, і більше ніж удвічі швидше, ніж навіть найшвидший SATA SSD на сьогоднішньому ринку.

SSD проти HDD: Вимірювання реальної швидкості та різниці в чутливості системи

Тести швидкості читання/запису: SSD перевершують традиційні HDD

Сьогодні SSD можуть досягати послідовної швидкості читання близько 560 МБ/с для моделей SATA і значно вище 7 000 МБ/с для пристроїв з технологією NVMe. Це на світлові роки попереду традиційних HDD зі швидкістю обертання 7200 об/хв, які мають максимум близько 80–160 МБ/с. Якщо подивитися конкретно на сервери, різниця стає вражаючою. Згідно зі звітом Storage Performance Report за 2023 рік, SSD обробляють запити до баз даних приблизно в 100 разів швидше, ніж їхні аналоги з HDD. Звичайні користувачі комп'ютерів помічають ці покращення щодня. Пошук файлів займає кілька секунд замість хвилин, перемикання між програмами відбувається майже миттєво, а додатки завантажуються значно швидше, навіть ще до початку корисної роботи. Різниця у швидкості зростає з часом для будь-кого, хто проводить години за роботою на своїй машині.

Ефективність передачі файлів та продуктивність послідовного доступу

Переміщення великого файлу об'ємом 50 ГБ відбувається значно швидше при використанні SSD-диска. Ми говоримо про менш ніж дві хвилини проти восьми і більше хвилин, якщо покладатися на традиційні рішення зберігання на жорстких дисках (HDD). Різниця стає ще очевиднішою під час постійних передач даних. Накопичувачі на основі флеш-пам'яті продовжують демонструвати досить стабільну продуктивність під час цих операцій, майже весь час досягаючи своєго максимального швидкісного потенціалу. Жорсткі диски розповідають іншу історію. Їхня продуктивність суттєво падає під час тривалих сеансів запису, іноді опускаючись нижче 60% від заявленої через наявність рухомих частин всередині та проблеми з фрагментацією файлів з часом. Для компаній, які регулярно виконують резервне копіювання на кількох серверах, перехід на технологію SSD має реальний ефект. Час синхронізації мережевих систем зберігання даних (NAS) скорочується приблизно вдвічі, що означає, що IT-відділи витрачають менше часу на очікування копіювання файлів і більше часу на виконання інших важливих завдань, які забезпечують сталу роботу бізнесу день за днем.

Випадковий доступ, затримка та IOPS: чому SSD перевершують у активних робочих навантаженнях

Solid State Drives пропонують близько 0,1 мілісекунди часу доступу, а жорсткі диски займають від 5 до 12 мілісекунд, що означає, що SSD можуть обробляти понад 100 тисяч операцій вводу / виводу за секунду порівняно з лише 100 до 200 IOPS для цих обертаються дисков. Масове скорочення часу очікування робить різницю при виконанні важких завдань. Коли ви запускаєте віртуальні машини на SSD, вони запускаються на 70% швидше і можуть працювати на 32% більше людей одночасно, як зазначається в нещодавніх дослідженнях з минулого року. Для людей, які працюють з проектами відео з високою роздільною здатністю в програмі, такій як Adobe Premiere Pro, різниця в ніч і день. Редактори, які працюють з 4K-знімками, отримують плавне відтворення без втрати кадрів, але спробуйте зробити те ж саме на жорсткому диску і очікуйте, що від 15 до 20 відсотків кадрів будуть втрачені під час відтворення, що дійсно порушує робочий процес.

Час завантаження системи та додатків: кількісно оцінювання користі користувача

Швидший час завантаження: як SSD зменшують тривалість запуску системи

SSD скорочують час завантаження системи до 70%, причому сучасні настільні комп'ютери запускають Windows або macOS менш ніж за 13 секунд, порівняно з 45 секундами на твердих дисках. Це поліпшення випливає з здатності SSD відновлювати тисячі розкинутих файлів завантаження майже миттєво, уникаючи покарань пошуку часу, властивих обертаючим дискам.

Прискорений процес запуску та ініціації додатків

Завантаження додатків 2×5x швидше на SSD. Програми, такі як Adobe Premiere Pro, ініціюються за 8 секунд замість 30+, а звичайні інструменти продуктивності, такі як Microsoft Office, відкриваються за 3 секунди замість 12. SSD-наші пристрої усувають заїкання під час багатозадачності, що дозволяє одночасно завантажувати десятки вкладок браузера або великі файли проектів.

Преимущества продуктивності для баз даних, віртуальних машин та творчого програмного забезпечення, наприклад Adobe Premiere Pro

Швидкість виконання SQL-запитів зростає приблизно в чотири рази швидше при використанні SSD-сховища, тоді як віртуальні машини тепер запускаються всього за 15 секунд у порівнянні з попередніми двома хвилинами очікування на традиційних дисках. Для тих, хто працює з важкими 4K-відеопроєктами з великою кількістю ефектів у Adobe Premiere Pro, значно покращилася чутливість часової шкали під час перемотування. Це покращення досягнуто завдяки стабільним швидкостям читання близько 550 МБ/с на SATA-накопичувачах SSD. Така продуктивність майже в чотири рази краща, ніж те, що можуть запропонувати більшість жорстких дисків під час реальних навантажень, а не лише тестів продуктивності.

Переваги для ігор: скорочений час завантаження рівнів та плавніший потік ресурсів

У іграх з відкритим світом, таких як Cyberpunk 2077, час завантаження рівнів скорочується з понад 25 секунд на HDD до менш ніж 5 секунд на SSD NVMe PCIe 4.0 — на 80%. Швидкісні SSD також запобігають раптовому виникненню текстур, передаючи ігрові ресурси зі швидкістю до 5000 МБ/с, що в шість разів швидше, ніж у SATA SSD, забезпечуючи захоплюючий і безперервний геймплей.

Еволюція NVMe та PCIe: чи варте того надвисоке прискорення SSD для бізнесу та професійного використання?

Як NVMe використовує лінії PCIe для максимальної пропускної здатності

NVMe, що означає Non-Volatile Memory Express, повністю усуває застарілі інтерфейси зберігання даних, підключаючись безпосередньо до процесора через лінії PCIe. З підтримкою PCIe 5.0 ми говоримо про надзвичайно високу швидкість, яка сягає приблизно 14 000 МБ/с. Порівняйте це з SATA, який застрягає на пропускній здатності лише 6 Гбіт/с. Тим часом NVMe може обробляти вражаючі 64 000 черг команд із тисячами команд у кожній, значно підвищуючи кількість одночасних операцій. Що робить цю конфігурацію такою хорошою? Вона скорочує навантаження на ЦП приблизно на 30% порівняно з традиційними SSD SATA. Це означає, що процесорам залишається більше потужностей для виконання важких завдань, таких як навчання моделей штучного інтелекту або виконання складного аналізу даних у реальному часі.

Порівняння рівнів продуктивності SATA III, NVMe та PCIe 4.0/5.0 SSD

Хоча SSD-диски PCIe 5.0 забезпечують швидкість, що у 21 рази перевищує швидкість HDD, для них потрібні сумісні материнські плати та ефективні рішення для охолодження, щоб уникнути зниження продуктивності під тривалим навантаженням.

Практичні тести: SSD зі швидкістю читання понад 7 000 МБ/с

Найновіші PCIe 4.0 NVMe SSD можуть досягати швидкості читання близько 7300 МБ/с за результатами тестів CrystalDiskMark та подібних інструментів, що приблизно вдвічі швидше, ніж у стандартних SATA SSD. Під час переміщення великого файлу, наприклад, об'ємом 50 ГБ, це займає лише 12 секунд замість 26 секунд, необхідних для SATA-дисків. Ця різниця у швидкості має велике значення під час роботи з великими файлами. Наприклад, під час інтенсивних операцій запису, коли хтось копіює дані об'ємом 1 ТБ, ці новіші диски продовжують працювати на швидкостях понад 6800 МБ/с. Така продуктивність має принципове значення для професіоналів, які працюють з нестисненими матеріалами 8K або щодня обробляють величезні обсяги даних.

Оцінка ефективності: коли швидкісні NVMe-диски забезпечують прибуток, а коли є надлишком

Ультрашвидкі NVMe SSD забезпечують чіткий повернення інвестицій у професійному середовищі:

• Групи зі штучного інтелекту/машинного навчання отримують приблизно на 38% швидше навчання моделей при щоденній роботі з наборами даних об'ємом понад 100 ГБ
• Фінансові бази даних побачте скорочення затримки транзакцій на 22 мс, що покращує прийняття рішень у реальному часі
• студії постпродакшну 4K/8K отримайте можливість виконувати перемотку шкали часу в реальному часі без затримок

Однак для загального офісного використання або довгострокового архівування SATA SSD залишаються економічно вигідними, пропонуючи ціну на 60% нижчу за гігабайт, і водночас забезпечуючи значний приріст продуктивності порівняно з HDD