▷ Čo je to ssd, ako to funguje a na čo je určený?

Pevné disky alebo lepšie povedané pevné disky SSD alebo SSD sú tu. Takmer všetci používatelia, ktorí si kúpia nové zariadenie, môžu úložnú jednotku tohto typu nájsť vo vnútri. Čo je to však SSD a ako to funguje ? V tomto článku sa budeme podrobne baviť o tomto elektronickom prvku a o tom, čo ho odlišuje od známych pevných diskov HDD.

Index obsahu

Od niekoľkých rokov sme mali šťastie, že sme zaznamenali veľké zmeny v našich počítačoch. Prvými boli viacjadrové procesory a ich architektúra. To viedlo k rýchlejšiemu a rýchlejšiemu vybaveniu zariadenia, vylepšeniu grafických kariet, RAM. V našom tíme však stále existoval obrovský problém a nebol to nič iné ako pevný disk. S celým počítačom plným integrovaných obvodov sme stále mali vo vnútri mechanický prvok.

Bolo by zbytočné mať mimoriadne rýchly procesor, ak by bol prístup k dátovému obsahu skutočne pomalý. Z tohto a ďalších dôvodov začal priemysel digitálneho ukladania pracovať a následne znižoval náklady na vytvorenie tohto nového typu jednotiek. S poklesom nákladov sa znížila aj kapacita na ukladanie údajov, ako aj jej spoľahlivosť.

V súčasnosti máme tento prvok prakticky štandardizovaný a bežný vo všetkých nových zariadeniach. A za relatívne prijateľnú cenu. Ak chcete rýchly počítač, musíte mať jeden z nich pre svoj operačný systém. Pozrime sa teda, o čom sú všetky tieto disky SSD.

Čo je SSD

Jednotka SSD alebo SSD (jednotka SSD) je úložné zariadenie pre údaje, ktoré je založené na použití energeticky nezávislej pamäte alebo bežne nazývanej flash pamäti. Nahrádza tak magnetické disky tradičných pevných diskov.

Tieto flash pamäte, nástupcovia starej EEPROM, umožňujú operácie čítania a zápisu viacerých pamäťových miest v tej istej operácii, čím sa zvyšuje rýchlosť v porovnaní s pamätami EEPROM, ktoré v každej operácii mohli čítať iba jednu pamäťovú bunku.

Použitie pamäte Flash zahŕňa použitie čipov na ukladanie pamäte. Odstránením pohyblivých častí normálneho pevného disku výrazne zvýšime jeho prístup a rýchlosť zápisu.

V roku 2010 tieto správy urobili ďalší krok, ktorý v skutočnosti spôsobil zníženie výrobných nákladov, a tým aj ich dostupnosť pre používateľov. A to je použitie dverí NAND na výrobu týchto flash spomienok.

Jednou z najvýraznejších vlastností logickej brány NAND (A alebo invertovanej Y) je, že dokáže uchovávať údaje vo vnútri aj po výpadku napájania.

Tieto brány NAND sa vyrábajú pomocou plávajúcich hradlových tranzistorov, čo je položka, v ktorej sú uložené bity. V prípade pamäti RAM tieto tranzistory potrebujú nepretržité napájanie, aby si udržali svoj stav, a nie v pamäti typu flash. Ak je naložený plávajúci hradlový tranzistor, má vo vnútri 0, a keď nie je nabitý, má 1.

Tieto spomienky sú usporiadané do maticovej formy, ktorá je zase tvorená radom po sebe idúcich brán NAND. Nazývame úplný maticový blok a riadky, ktoré tvoria maticu, sa nazývajú stránky. Každý z týchto riadkov má úložnú kapacitu medzi 2 KB a 16 KB. Ak má každý blok 256 strán, veľkosť bude medzi 256 KB a 4 MB.

Rozdiel medzi SSD a RAM

S týmto, prvá vec, ktorá príde na myseľ, je pamäť RAM. Ako vieme, tento typ pamäte sa používa na dodávanie údajov a programov do procesora. Keď vypneme počítač, na rozdiel od jednotiek SSD je pamäť RAM úplne prázdna.

Rozdiel spočíva v použití brán NAND. Tieto logické prvky ukladajú posledný elektrický stav vo vnútri a zostávajú aj bez napájania.

Výrobné technológie

Na výrobu týchto zariadení existujú v zásade dve technológie ukladania. Začalo to experimentovať s diskami založenými na RAM. Vyžaduje si to prvok, ktorý im neustále dodáva energiu, aby nedošlo k strate údajov.

Kvôli týmto obmedzeniam bola technológia DRAM v týchto jednotkách vyradená s výskytom brán NAND s neprchavým uložením. Toto je ten, ktorý sa v súčasnosti používa a existujú tri rôzne výrobné technológie:

SLC alebo individuálna úroveň bunky

Pomocou tejto metódy je možné uložiť jeden bit údajov pre každú pamäťovú bunku. Jeho konštrukcia je vyrobená z jednotlivých kremíkových doštičiek, pomocou ktorých získate tenký pamäťový čip a jednu úroveň úložiska. Tieto čipy majú výhody vyššieho prístupu k dátam, dlhšej životnosti a menšej spotreby energie. Na druhej strane majú nižšiu kapacitu pamäte, takže bude potrebné stavať väčší počet prasníc, a tým zvyšovať ich náklady na výstavbu.

Jeho výroba je zatiaľ obmedzená na priemyselné prostredia a prostredia serverových klastrov, v ktorých musí byť kvalita úložného priestoru vyššia.

MLC alebo viacúrovňová bunka

Tento výrobný postup je opakom predchádzajúceho. Každý pamäťový čip sa vyrába stohovaním kremíkových doštičiek do jediného viacúrovňového čipu. Pokiaľ ide o jeho výhody, sú tie, ktoré majú väčšiu úložnú kapacitu na čip, je možné uložiť pre každú bunku dva bity, čo celkovo predstavuje 4 rôzne stavy. A tiež lacnejšie výrobné náklady.

Ako nevýhody uvádzame pravý opak ako v predchádzajúcom prípade: pomalší prístup a čipy s menšou životnosťou.

TLC alebo trojitá bunka

V tomto prípade výrobný proces dokáže implementovať 3 bity pre každú bunku, čo umožňuje uložiť až 8 stavov. Výrobná cena je lacnejšia a prístup k obsahu je menej efektívny. Sú to teda najlacnejšie jednotky, ktoré sa dajú získať, ale ich životnosť je obmedzená na približne 1 000 zápisov.

Technológia TRIM

Predmetom čakajúcim na úložné jednotky SSD je práve ich trvanlivosť. Pamäťové bunky sa degradujú pri každom ich zápise a vymazaní, čo spôsobuje, že veľmi používané disky sa rýchlo degradujú, čo vedie k zlyhaniu integrity súborov a strate súborov.

Proces mazania súborov z SSD je pomerne zložitý. Môžeme písať obsah na úrovni riadku, ale môžeme ho odstrániť iba na úrovni bloku. To znamená, že ak sú v tomto bloku užitočné súbory okrem tých, ktoré je potrebné odstrániť, odstráni sa aj toto.

Aby sa zabránilo vymazaniu platných súborov, mali by sa tieto súbory odobrať a uložiť do nového riadku, potom odstrániť blok a potom prepísať platné údaje tam, kde boli predtým. Dôsledkom celého tohto procesu je ďalšia degradácia pamäťových buniek tým, že sa musia robiť ďalšie zápisy a delécie.

V reakcii na to sa objavia technológie ako TRIM. TRIM umožňuje komunikáciu medzi operačným systémom a úložnou jednotkou tak, že je to samotný systém, ktorý oznamuje SSD údaje, ktoré musí vymazať. Keď vymažeme údaje v systéme Windows, údaje sa fyzicky nevymažú, ale namiesto toho získajú vlastníctvo nepoužitia. To umožňuje obmedziť procesy zápisu a fyzického vymazania pamäťových buniek. Od spoločnosti Microsoft je táto technológia implementovaná od systému Windows 7.

Fyzické komponenty jednotky SSD

Pokiaľ ide o komponenty jednotky SSD, môžeme uviesť tri kritické prvky:

Controller: je procesor zodpovedný za správu a správu operácií vykonávaných na pamäťových moduloch NAND.

Vyrovnávacia pamäť: Aj v tomto type jednotiek existuje pamäťové zariadenie DRAM na urýchlenie procesu prenosu údajov z jednotky do pamäte RAM a procesora.

Kondenzátor: Kondenzátory majú funkciu udržiavania integrity údajov pri náhlom výpadku napájania. Ak sú údaje v pohybe kvôli porezaniu, vďaka kondenzátorom bude možné tieto údaje uložiť, aby sa zabránilo strate.

Technológie pripojenia

SATA

Bežné disky SSD majú rovnakú technológiu pripojenia ako bežné pevné disky, to znamená, že na pripojenie k základnej doske používajú port SATA 3. Týmto spôsobom dosiahneme prenos 600 MB / s.

PCI-Express

Existuje však ešte jedna rýchlejšia technológia pripojenia a komunikácie s názvom NVMe. Pri použití tejto metódy budú jednotky priamo pripojené k rozširujúcim slotom PCI-Express na našej základnej doske. Týmto spôsobom je možné dosiahnuť prenosové rýchlosti až 2 GB / s pri čítaní a 1, 5 GB / s písomne.

Ako je obvyklé, tieto pevné disky nemajú typický 2, 5-palcový obdĺžnikový formát zapuzdrenia, ale vyzerajú ako rozširujúce karty, ako sú zachytávače alebo grafické karty bez chladiča.

M.2

Toto je nový komunikačný štandard, ktorý má nahradiť stredne a krátkodobo typ SATA. Používa komunikačné protokoly SATA aj NVMe. Tieto jednotky sú priamo spojené s konkrétnym portom umiestneným na základnej doske. Týmto spôsobom sa vyhneme obsadeniu slotov PCI-E a budeme mať konkrétne porty. Tento štandard nemá rýchlosť PCI-E, ale je oveľa vyšší ako SATA a už existujú disky od všetkých výrobcov za mierne ceny.

Aspekty, ktoré je potrebné zohľadniť v SSD

Pri kúpe SSD musíme poznať jeho výhody aj nevýhody, a či je náš systém vhodný.

Systém súborov

Ako sme videli, správa SSD disku je úplne odlišná od toho, čo sme videli pri bežných pevných diskoch. Preto tradičné súborové systémy museli aktualizovať svoju vnútornú operačnú štruktúru, aby vyhovovala potrebám týchto jednotiek. Ak by tomu tak nebolo, spôsobilo by to rýchlu degradáciu jednotiek, čím by sa ich životnosť drasticky skrátila.

NTFS

Jasným príkladom je systém súborov Windows. Jedna z prvých optimalizácií, ktoré boli implementované, pretože systém Windows Vista mal oddiel správne zarovnávať so systémom. To umožňovalo vykonávanie ďalších operácií čítania a zápisu, pretože organizácia sektorov je odlišná v mechanických jednotkách a SSD.

V novších verziách systému Windows 7 systémy implementujú vylepšenia SSD, ako napríklad vypnutie defragmentácie súborov, službu Superfetch, ReadyBoost a zavedenie príkazu TRIM na predĺženie životnosti SSD.

Výhody SSD oproti mechanickému disku

• Čítanie / Zápis: Výrazné zvýšenie základných operácií odstránením mechanických komponentov. Jeho najvýznamnejšia a najvýznamnejšia charakteristika. Otváranie aplikácií a súborov: priamo z vyššie uvedeného vyplýva, že aplikácie a súbory sa otvárajú oveľa rýchlejšie a čas spustenia počítača dramaticky poklesne. Poruchy a bezpečnosť: Čas medzi zlyhaniami sa značne zvyšuje a zvyšuje sa bezpečnosť transakcií zlepšením čistenia údajov a keď je jednotka plná alebo prázdna, nedochádza k žiadnym zmenám vo výkonnosti. Vymazanie súborov je tiež bezpečnejšie, pretože keď sú súbory fyzicky vymazané, sú úplne neopraviteľné. Energia: bude si vyžadovať menšiu spotrebu energie a výrobu tepla. Hluk: keďže neexistujú žiadne mechanické prvky, produkcia hluku bude nulová. Hmotnosť a odolnosť: znížením mechanických komponentov a rozmerov je ich hmotnosť menšia a odolnosť proti nárazom je oveľa lepšia.

Nevýhody SSD

• Užitočná životnosť: tieto jednotky majú obvykle kratšiu životnosť ako tradičné disky. Vzťahuje sa to na intenzitu ich používania a na výrobnú technológiu. Cena: Cena za GB je výrazne vyššia ako pri tradičných diskoch. Preto nájdeme oveľa menšie disky s vyššími cenami. Úložná kapacita: Pevné disky na trhu stále existujú s menšou úložnou kapacitou ako mechanické disky. Nie kvôli hardvérovým obmedzeniam (odvtedy bolo zverejnené, že Nimbus Data plánuje vybudovať SSD s kapacitou 100 TB), ale kvôli nákladom na ne. Obnova dát: Ako je uvedené v výhodách, SSD vymazávajú súbory natrvalo a to je tiež nevýhoda, ak chceme obnovené súbory obnoviť. Napriek tomu nám technológia TRIM v tomto ohľade dáva príležitosť. Katastrofické poruchy: Kým mechanické disky postupne degradujú a môžeme si ich všimnúť, SSD zlyhajú bez varovania a táto chyba je úplná a konečná. Súbory tak stratíme takmer úplne bezpečne. Úlohy údržby: V takom prípade sú tieto úlohy na pevný disk veľmi škodlivé. Defragmentácia SSD nemá zmysel, neodporúča sa však konfigurovať časť priestoru na virtuálnu pamäť. Tento proces spôsobuje, že sa ešte viac nosí.

Ak chcete vedieť všetky podrobnosti o mechanických pevných diskoch, odporúčame náš článok:

Týmto dokončujeme naše vysvetlenie o tom, čo je SSD a ako to funguje. Bolo to pre vás užitočné? Máte nejaké otázky? ?