Złącze, interfejs i protokół – jaka jest różnica?

To trzy najważniejsze elementy, które mają wpływ na wymiary i wydajność dysku SSD. Dzięki nim komunikacja między nośnikiem pamięci, płytą główną i systemem operacyjnym jest możliwa. Złącze to wtyczka lub slot, za pomocą których nośnik jest podłączony do płyty głównej. Interfejs definiuje sposób połączenia między dyskiem a jego kontrolerem. Chodzi zarówno o fizyczną budowę złącza jak i standard sygnałów i zestaw poleceń. Z kolei protokół określa sposób komunikacji między kontrolerem a systemem operacyjnym.  

W komputerach stacjonarnych i laptopach przez wiele lat wykorzystywano złącze SATA wcześniej stosowane do podłączania dysków twardych HDD. Ten rodzaj standardu wykorzystuje interfejs o takiej samej nazwie, który doczekał się aż trzech generacji – SATA 1, SATA 2 i SATA 3. Podstawowe różnice między nimi polegają przede wszystkim na oferowanej prędkości w zapisie i odczycie danych. Przez wiele lat stosowano protokół AHCI, który również został zaprojektowany z myślą o magnetycznych dyskach HDD. Wykorzystywał pełne możliwości napędów, wprowadzał obsługę funkcji hot swap (możliwość odłączenia dysku przy włączonym zasilaniu) oraz kolejkowanie zadań. Nawet najlepsze dyski HDD nie były w stanie wykorzystać możliwości powyższych technologii. Zmieniły to dopiero dyski SSD. Dla topowych modeli stały się to technologie ograniczające, dlatego konieczne stało się opracowanie nowych rozwiązań.

Prędkości oferowane przez obecnie stosowane interfejsy:

• SATA I – 150 MB/s
• SATA II – 300 MB/s
• SATA III – 600 MB/s
• PCIe – ponad 1 GB/s

Obecnie najbardziej przyszłościowym standardem jest złącze M.2., które stosuje się zarówno w komputerach stacjonarnych jak i laptopach. Jego największą zaletą jest rozmiar. Kompatybilny nośnik danych zajmuje mniej miejsca niż przenośna pamięć typu pendrive. Złącze M.2. może wykorzystywać interfejs SATA lub o wiele wydajniejszy standard PCIe. Obecnie przestarzały już protokół AHCI jest zastępowany przez NVMe – technologię zaprojektowaną od zera, z myślą o szybkich nośnikach półprzewodnikowych przyszłości. Charakteryzuje się małymi opóźnieniami i pozwala na wykonywanie większej liczby operacji na sekundę przy mniejszym użyciu procesora. Aby móc skorzystać z nośnika wspierającego NVMe, konieczne jest posiadanie płyty głównej z interfejsem UEFI.

Co „siedzi” w dysku SSD?

Mimo braku mechanicznych elementów, budowa dysków SSD wcale nie jest prosta. Mózgiem nośnika jest kontroler, którego funkcją jest adresowanie komórek pamięci, operacje zapisu i odczytu, szyfrowanie danych i równoważenie zużycia pamięci. Przechowywaniem danych zajmują się kości pamięci flash. Wyróżniamy 3 podstawowe typy: SLC, MLC i TLC. Różnica polega na liczbie upakowania bitów w każdej komórce pamięci. Im mniej typ lepiej, bo pamięć zużywa się wolniej. Największe pojemności w stosunku do ceny oferują kości TLC. Jeszcze kilka lat temu charakteryzowały się niską wytrzymałością przez co nie spotkały się z sympatią użytkowników. Najnowsza generacja pamięci TLC została udoskonalona i z ich udziałem tworzone są coraz lepsze nośniki SSD.

Coraz popularniejsze staje się wykorzystanie pamięci typu 3D NAND. Wykorzystują one kości MLC lub TLC i charakteryzują się ich wielopoziomowym wykorzystaniem. Dzięki temu na mniejszej przestrzeni mieści się więcej danych, co oznacza redukcję kosztów, niższe zużycie energii i wyższą wydajność w rozwiązaniach konsumenckich, jak również w najbardziej wymagających zastosowaniach korporacyjnych.

Niektóre modele dysków SSD wyposażone są w pamięć cache, której funkcją jest przechowywanie danych tymczasowych, przed fizycznym zapisaniem ich na nośniku. Jej rozmiar wynosi zazwyczaj od kilku do kilkudziesięciu megabajtów. Jako bufor na dane często wykorzystuje się pamięć RAM. Największe korzyści odniosą użytkownicy, korzystający z wymagających programów – głównie do obróbki grafiki czy materiałów video.

Wnioski

Wzrost szybkości działania systemu operacyjnego i aplikacji będzie zauważalny nawet przy zakupie dysku SSD z niższej półki. Dlatego też kupując nośnik półprzewodnikowy do starszego komputera najważniejszym czynnikiem wyboru jest jego niska cena. W przypadku większych wymagań warto skorzystać z dysku wyposażonego w port M.2 – oferują duże możliwości i oszczędność miejsca. Wiele starszych płyt głównych w komputerach stacjonarnych nie wspiera tego standardu. Można wtedy skorzystać z adaptera kompatybilnego ze złączem PCIe, w którym instaluje się dysk w standardzie M.2. Nie bez znaczenia jest również okres gwarancji i limit TBW, który określa maksymalną liczbę zapisów.

Źródło: Plextor/Prowly