SD-карта против SSD: В чем реальная разница?

Nandflash Sdport

Твердотельные накопители дали нам скачок вперед в способности быстро открывать приложения и читать файлы. Их механизм хранения работает на тех же принципах, что и другие носители флеш-памяти, а именно, неэлектронная память, которая предотвращает исчезновение данных из-за потери питания, как это происходит в ОЗУ. Поскольку как SD-карты, так и SSD используют твердотельную память и не имеют движущихся частей, существует ли какая-либо заметная разница между двумя типами памяти? Разве огромная SD-карта не должна быть почти тем же самым, что и маленький SSD?

Также читайте: SSD против HDD против USB-флеш-накопителя: Все, что вам нужно знать

Объяснение NAND Flash

Почти вся память, которую вы используете и которая хранится на чипе, кроме ОЗУ вашего компьютера, использует технологию, известную как NAND flash.

Память NAND flash зависит от другого оборудования, установленного на устройстве или встроенного в чипы. Ячейка NAND - это серия полупроводников, которые хранят данные внутри себя. Скорость, с которой эти ячейки читают и записывают информацию, почти полностью зависит от того, как они расположены и как контроллеры, которые считывают и отправляют данные, координируют этот процесс.

sdnand-memorychips

Кроме того, хотя существуют различные типы памяти NAND flash, каждый из которых имеет свои недостатки и преимущества, теоретически вы могли бы перенести транзисторы NAND из SSD (таких как 3D TLC NAND, найденная в Samsung SSD 850 EVO) в SD-карту. Чтобы формат SD работал, он просто должен быть в состоянии общаться с устройствами, которые его читают.

Это важно, потому что различия в NAND flash почти полностью зависят от того, как они сгруппированы в ячейки:

Одноуровневая ячейка (SLC) – хранит один бит на ячейку. Это, безусловно, самый дорогой вариант. В нормальных потребительских продуктах он используется только для кэширования на SSD и некоторых высококачественных SD-картах (хотя некоторые SSD, такие как NVMe-диски, обычно используют чипы ОЗУ для кэширования). Каждый блок может быть записан 100 000 раз, что делает его наиболее долговечным вариантом.
Многоуровневая ячейка (MLC) – хранит два или более бит, но чаще всего хранит два бита. Этот тип группировки хранения не распространен, но значительно дешевле, чем SLC технологии. Блоки в среднем могут быть записаны 40 000 раз.
Трехуровневая ячейка (TLC) – это ячейка, которая хранит три бита. Это, на самом деле, самый распространенный тип ячейки, найденный на SSD. Хотя срок службы блока значительно ниже, чем в других вариантах (в среднем 3 000 циклов записи), этого более чем достаточно для обычного домашнего использования.
Четырехуровневая ячейка (QLC) – хранит четыре бита, как вы, вероятно, уже догадались. Некоторые высокомощные накопители выбирают это, так как он предлагает гораздо более дешевое хранение для архивирования, но оценка срока службы блока в 1 000 циклов записи может быть жесткой для компьютеров, использующих диск для кэширования или своп/файлов страницы.

SD Express карты против SSD

Теоретически, вы могли бы получить SD-карту, которая записывает и читает так же быстро, как SSD. Большую часть времени средняя карта, доступная на рынке, не будет такой быстрой. Однако некоторые производители предлагают на рынок чипы с новой технологией, известной как SD Express, которая включает уменьшенную версию контроллера NVMe SSD, который может превзойти обычные скорости SSD!

Также читайте: Покупка SSD: На что обращать внимание

Хотя это впечатляет, это все еще не может служить заменой SSD по одной простой причине: пространство, предоставляемое все еще не позволяет производителям создавать большие, быстрые кэши. Даже если это было бы возможно, вам пришлось бы иметь дело с теплом, которое такой кэш будет генерировать. С требуемой плотностью транзисторов, SD-карта с полноценным и уменьшенным контроллером SSD и кэшем будет выделять такое количество тепла, которое она не сможет рассеять в своем пластиковом корпусе.

В теории, да, эти новые SD Express карты имеют удивительные скорости передачи, которые соперничают с современными NVMe-дисками, от которых такие любители компьютеров, как я, в восторге. Однако на практике неблоковые операции чтения/записи все равно будут идти без скорости из-за ограниченного пространства кэша.

Просто говоря, SD Express выполняет ценную функцию как платформа для записи видео и аудио в Extremely High Definition, что является деятельностью, требующей максимально последовательной скорости чтения/записи. Но было бы неверно полностью сравнивать SD Express карты с SSD.

Также читайте: Как смонтировать SD-карту на устройстве Android

Давайте сосредоточимся на различиях

Поскольку у SD-карт ограниченное количество пространства, микроконтроллер, который извлекает данные для хранения и записывает их, обычно размещается на краю карты, как показано на следующем изображении.

sdnand-chips

Существует ограниченное количество инструкций, которые можно запрограммировать в микроконтроллер такого размера, и с такой крошечной инфраструктурой, как SD-карта обрабатывает данные, это довольно примитивно. Она будет иметь тенденцию хранить данные там, где есть свободное пространство, и считывать их как можно более упорядоченно.

Это не относится к SSD, которые имеют возможность разместить всю свою память и свою инфраструктуру в пространстве, которое помещается в отсек диска среднего компьютера. Контроллер выделен на изображении ниже.

sdnand-ssd

Даже в NVMe-дисках, которые гораздо меньше и обладают впечатляющими скоростями чтения/записи в целом, пространство, предоставляемое контроллеру, примерно то же самое, что и у SSD, причем производители выбирают вместо этого более дорогие чипы хранения, которые имеют более высокую плотность транзисторов, чтобы сэкономить место.

Вся инфраструктура SSD разработана, чтобы гарантировать, что ни одна ячейка не используется больше других, что позволяет сохранить операции файлов максимально сбалансированными. Это именно то, что вы ожидаете от накопителя, который выполняет много операций чтения/записи на платформе, где срок службы каждой ячейки ограничен тем, сколько раз вы к ней записываете.

Также читайте: DRAM или DRAM-less SSD? В чем разница?

Большое количество пространства также позволяет производителям вставлять чипы, которые хранят кэшированные данные, что необходимо для быстрого управления тяжелыми и повторяющимися операциями. Никакое время не теряется, и все передается плавно.

Кроме того, добавленный объем накопителя позволяет ему рассеивать больше тепла. Это делает его способным иметь более требовательные к энергии контроллеры, которые были бы непрактичны в формате SD (поскольку он требует больше энергии, чем могут предоставить маленькие портативные устройства, и значительно нагревается).

В целом, каждая платформа была разработана для работы в специфических условиях. SD-карты лучше всего подходят для хранения файлов и их воспроизведения, в то время как SSD оптимизированы для запуска раздела операционной системы компьютера. Одна имеет более простую роль, в то время как другая должна быть умнее и более адаптивной. Здесь не только вопрос скорости, но и вопрос рабочего процесса и универсальности.

Также читайте: 13 вещей, которые вы должны сделать, используя SSD на Windows

Часто задаваемые вопросы

1. Что означает “N-bit MLC”?

Поскольку многоуровневая ячейка (MLC) означает “два или более бита на ячейку”, некоторые компании не будут использовать термины TLC или QLC для описания своих накопителей. Если вы смотрите на спецификации SSD, и там написано что-то вроде “3-битная MLC”, это просто означает, что это трехуровневая ячейка (TLC).

2. Почему кэш так важен?

Когда данные записываются на ваш SSD, контроллер должен найти место для их записи. Из-за технологий выравнивания износа и других технологий, которые помогают сбалансировать накопитель, может потребоваться время, чтобы он “подумал” перед тем, как определиться с местом, куда он может поместить ваши новые данные. Если вы делаете это часто и регулярно, этот период “размышления” будет заметен, если накопитель не имеет места для временного хранения. Кэш служит временным контейнером для этого накопления.

Также читайте: Бесплатные инструменты для проверки скорости и емкости SD-карты

3. Для чего нужны классы скорости на SD-картах?

Класс скорости на SD-карте используется для определения, какое видео вы можете записывать в реальном времени напрямую на носитель. Карта класса 2 может записывать сжатое видео, в то время как карта класса 10 может делать полное HD (разрешение 1920x1080).