▷ Mikä on ssd, miten se toimii ja mihin se on tarkoitettu?

Kiintolevyt tai, oikein sanottuna, solid-state-asemat tai SSD-levyt ovat täällä. Lähes kaikki uudet laitteet ostavat käyttäjät voivat löytää tämän tyyppisen säilytysyksikön sisältä. Mutta mikä on SSD ja miten se toimii ? Tässä artikkelissa puhumme yksityiskohtaisesti tästä elektronisesta elementistä ja siitä, mikä erottaa sen tunnetusta kiintolevystä.

Sisällysluettelo

Muutamasta vuodesta lähtien olemme onnekkaita kokenut suuria muutoksia tietokoneissamme. Ensin olivat moniydinprosessorit ja niiden arkkitehtuuri. Tämä johti laitteiden nopeaan ja nopeampaan paranemiseen, näytönohjainten, RAM-muistin parantamiseen. Mutta joukkueessamme oli edelleen valtava pullonkaula ja se ei ollut kukaan muu kuin kiintolevy. Kun koko tietokone oli täynnä integroituja piirejä, meillä oli silti mekaaninen elementti.

Joten olisi hyödytöntä olla erittäin nopea prosessori, jos pääsy tietosisältöön oli todella hidasta. Tästä ja muista syistä digitaalinen tallennusala aloitti toimintansa ja alensi näin uuden tyyppisten yksiköiden luomiskustannuksia. Kun sen kustannukset laskivat, samoin myös tietojen tallennuskapasiteetti ja luotettavuus.

Nykyään meillä on jo tämä elementti käytännössä standardisoitu ja yleinen kaikissa uusissa laitteissa. Ja suhteellisen edulliseen hintaan. Jos haluat nopean tietokoneen, sinulla on oltava yksi näistä käyttöjärjestelmällesi. Joten katsotaanpa mitä nämä SSD-asemat tarkoittavat.

Mikä on SSD

Solid State Drive -asema tai SSD (solid state drive) on tietojen tallennuslaite, joka perustuu haihtumattoman muistin tai yleisesti kutsutun flash-muistin käyttöön. Siten korvataan perinteisten kiintolevyjen magneettikiekot.

Nämä flash-muistot, jotka ovat vanhan EEPROM-seuraajia, sallivat luku- ja kirjoitusoperaatioiden useassa muistipaikassa samassa operaatiossa, mikä lisää nopeutta verrattuna EEPROM-muistoihin, jotka pystyivät lukemaan vain yhden muistisolun jokaisessa operaatiossa.

Flash-muistin käyttö sisältää sirujen käytön muistin tallentamiseksi. Poistamalla normaalin kiintolevyn liikkuvat osat lisäämme huomattavasti sen käyttö- ja kirjoitusnopeutta.

Vuonna 2010 nämä raportit ottivat uuden harppauksen, joka todella johti valmistuskustannusten alenemiseen ja siten käyttäjien saatavuuteen niistä. Ja tämä on NAND-ovien käyttö näiden flash-muistojen valmistukseen.

Yksi NAND-logiikkaportin (AND tai käänteinen Y) silmiinpistävimmistä ominaisuuksista on, että se pystyy säilyttämään tiedot sisällä jopa silloin, kun virta on katkaistu.

Nämä NAND-portit tehdään kelluvien porttitransistorien avulla, joka on esine, johon bitit tallennetaan. RAM-muistien tapauksessa nämä transistorit tarvitsevat jatkuvaa virtalähdettä tilan ylläpitämiseksi, eivät flash-muiskeissa. Kun kelluva hila-transistori on ladattu, sen sisällä on 0, ja kun se puretaan, siinä on 1.

Nämä muistot on järjestetty matriisimuodossa, joka puolestaan ​​muodostuu peräkkäisten NAND-porttien sarjasta. Kutsumme koko matriisilohkoksi ja matriisin muodostavia rivejä kutsutaan sivuiksi. Jokaisen näiden rivien tallennuskapasiteetti on 2–16 kt. Jos jokaisessa lohkossa on 256 sivua, meidän koko on välillä 256–4 Mt.

Ero SSD: n ja RAM: n välillä

Tämän kanssa mieleen tulee ensin RAM-muisti. Kuten tiedämme, tämäntyyppistä muistia käytetään tietojen ja ohjelmien toimittamiseen prosessorille. Kun sammutamme tietokoneen, RAM-muisti on täysin tyhjä, toisin kuin SSD-asemat.

Ero on NAND-porttien käytössä. Nämä loogiset elementit tallentavat viimeisen sähköisen tilan sisällä ja pysyvät myös ilman virtalähdettä.

Valmistustekniikat

Periaatteessa näiden laitteiden valmistukseen on ollut kaksi tallennustekniikkaa. Se aloitti kokeilun RAM-pohjaisilla asemilla. Tämä edellytti elementtiä, joka toimitti heille jatkuvasti energiaa, jotta tiedot eivät häviä.

Näiden rajoitusten vuoksi DRAM-tekniikka romutettiin näissä yksiköissä NAND-porttien kanssa, joissa oli haihtumaton varastointi. Tätä käytetään tällä hetkellä, ja valmistuksessa on kolme erilaista tekniikkaa:

SLC tai yksittäisen tason solu

Tätä menetelmää käyttämällä on mahdollista tallentaa yksi bitti dataa jokaiselle muistisolulle. Sen rakenne on valmistettu yksittäisistä piikiekkoista, joiden avulla saat ohut muistisirun ja yhden säilytysasteen. Näiden sirujen etuna on suurempi tiedonsiirtonopeus, suurempi pitkäikäisyys ja vähemmän energiankulutusta. Toisaalta niillä on pienempi muistikapasiteetti, joten on tarpeen rakentaa enemmän emakoita, mikä lisää niiden rakennuskustannuksia.

Sen valmistus rajoittuu toistaiseksi teollisuus- ja palvelinklusteriympäristöihin, joissa varastoinnin laadun on oltava korkeaa.

MLC tai monitasoinen solu

Tämä valmistusmenetelmä on juuri päinvastainen kuin edellinen. Jokainen muistisiru valmistetaan pinoamalla piikiekkoja yhden monitasoisen sirun muodostamiseksi. Mitä etuja ovat suuremmalla tallennuskapasiteetilla sirua kohden, on mahdollista tallentaa kaksi bittiä jokaiselle solulle, mikä tekee yhteensä 4 eri tilaa. Ja myös halvemmat valmistuskustannukset.

Haittoina mainitsemme juuri päinvastoin kuin edellisessä tapauksessa: hitaampi pääsy ja sirut vähemmän kestävyydellä.

TLC tai kolminkertainen kenno

Tässä tapauksessa valmistusprosessi onnistuu toteuttamaan 3 bittiä kutakin solua kohden, mikä sallii jopa 8 tilan tallentamisen. Valmistushinta on halvempi ja sisällön saatavuus heikompi. Ne ovat siksi halvimpia hankittavia yksiköitä, mutta solujen käyttöikä on rajoitettu noin 1000 kirjoitukseen.

TRIM-tekniikka

SSD-tallennusyksiköissä vireillä oleva kohde on juuri niiden kestävyys. Muistisolut hajoavat jokaiselle kirjoitetulle ja tyhjennetylle, mikä johtaa voimakkaasti käytettyjen asemien hajoamiseen nopeasti, mikä johtaa tiedostojen eheyshäiriöihin ja tiedostojen katoamiseen.

Tiedostojen poistaminen SSD-levyltä on melko monimutkaista. Voimme kirjoittaa sisältöä rivitasolla, mutta voimme poistaa vain lohkotasolla. Tämä tarkoittaa, että jos tässä lohkossa on hyödyllisiä tiedostoja niiden lisäksi, jotka on poistettava, se myös poistetaan.

Voidakseen estää kelvollisten tiedostojen poistamisen, nämä tiedostot tulisi ottaa ja tallentaa uudelle riville, poistaa sitten lohko ja kirjoittaa sitten voimassa olevat tiedot uudelleen, missä se oli aiemmin. Kaikkien tämän prosessin seurauksena on muistisolujen edelleen pilaantuminen joutumalla tekemään ylimääräisiä kirjoituksia ja poistoja.

Vastauksena tähän syntyy tekniikkaa, kuten TRIM. TRIM sallii tiedonsiirron käyttöjärjestelmän ja tallennusyksikön välillä siten, että järjestelmä itse kertoo SSD: lle tiedot, jotka sen on poistettava. Kun poistamme tietoja Windowsissa, tietoja ei fysikaalisesti poisteta, vaan ne saavat sen sijaan omistajuuden, ettei niitä käytetä. Tämä mahdollistaa muistisolujen kirjoittamisen ja fyysisen tyhjennyksen vähentämisen. Microsoftilta tämä tekniikka on otettu käyttöön Windows 7: n jälkeen.

SSD-aseman fyysiset komponentit

SSD-aseman komponenteista voidaan mainita kolme kriittistä elementtiä:

Ohjain: on prosessori, joka vastaa NAND-muistimoduuleille suoritettujen toimintojen hallinnasta ja hallinnasta.

Välimuisti: Myös tämän tyyppisissä yksiköissä on DRAM-muistilaite, joka nopeuttaa tiedonsiirtoprosessia yksiköstä RAM: iin ja suorittimeen.

Kondensaattori: Kondensaattorien tehtävänä on ylläpitää tietojen eheyttä äkillisissä sähkökatkoksissa. Jos leikkauksen takia on liikkeessä tietoja, kondensaattorien ansiosta nämä tiedot voidaan tallentaa häviöiden välttämiseksi.

Yhteystekniikat

SATA

Tavallisilla SSD-levyillä on sama yhteysteknologia kuin tavallisilla kiintolevyillä, ts. Ne käyttävät SATA 3 -porttia kytkeäksesi ne emolevyyn. Tällä tavalla siirto on 600 Mt / s.

PCI-Express

Mutta on toinen, jopa nopeampi yhteys- ja viestintätekniikka, nimeltään NVMe. Tätä menetelmää käytettäessä yksiköt kytketään suoraan emolevyn PCI-Express-laajennuspaikkoihin. Tällä tavalla on mahdollista saavuttaa siirtonopeus jopa 2 GB / s lukemisessa ja 1, 5 GB / s kirjallisesti.

Kuten normaalisti, näillä kiintolevyillä ei ole tyypillistä 2, 5 tuuman suorakaiteenmuotoista kotelointimuotoa, mutta ne näyttävät laajennuskortilta, kuten talteenottajat tai jäähdytyslevyttömät näytönohjaimet.

M.2

Tämä on uusi viestintästandardi, jonka tarkoituksena on korvata SATA-tyyppi keskipitkällä ja lyhyellä aikavälillä. Se käyttää sekä SATA- että NVMe-tietoliikenneprotokollia. Nämä yksiköt on kytketty suoraan tiettyyn emolevyn porttiin. Tällä tavoin vältetään PCI-E-paikkojen käyttäminen ja meillä on erityiset portit. Tässä standardissa ei ole PCI-E: n nopeutta, mutta se on paljon korkeampi kuin SATA ja kaikkien valmistajien levyasemat ovat jo maltillisilla hinnoilla.

SSD: n huomioon ottamista koskevat näkökohdat

SSD-levyä ostettaessa meidän on tunnettava sekä sen edut että haitat ja jos järjestelmämme on sopiva.

Tiedostojärjestelmät

Kuten olemme nähneet, SSD-aseman hallinta on täysin erilainen kuin mitä näimme normaalien kiintolevyjen suhteen. Siksi perinteisissä tiedostojärjestelmissä oli tarve päivittää sisäinen käyttörakenne näiden asemien tarpeisiin. Jos ei olisi, se aiheuttaisi yksiköiden nopean huonontumisen lyhentäen huomattavasti niiden ikää.

NTFS

Selkeä esimerkki on Windows-tiedostojärjestelmä. Yksi ensimmäisistä käyttöön otetuista optimoinneista, koska Windows Vistan oli tarkoitus kohdistaa osio oikein järjestelmään. Tämä mahdollisti ylimääräisten luku- ja kirjoitustoimintojen suorittamisen, koska sektorien organisointi on erilaista mekaanisissa yksiköissä ja SSD: ssä.

Windows 7: n myöhemmissä versioissa järjestelmät toteuttavat parannuksia SSD-levyille, kuten poistamalla tiedostojen eheytys käytöstä, Superfetch-palvelu, ReadyBoost ja ottamalla käyttöön TRIM-komento SSD: n käyttöiän pidentämiseksi.

SSD: n edut mekaaniseen levyyn nähden

• Lukeminen / kirjoittaminen: Perustoimintojen merkittävä lisääntyminen poistamalla mekaaniset komponentit. Sen merkittävin ja merkittävin ominaisuus. Sovellusten ja tiedostojen avaaminen: suoraan edellä esitetystä seuraa, että sovellukset ja tiedostot avautuvat paljon nopeammin ja tietokoneen käynnistysaika lyhenee dramaattisesti. Viat ja turvallisuus: Vikojen välinen aika kasvaa huomattavasti ja tapahtumien turvallisuus kasvaa parantamalla tietojen puhdistusta. Suorituskyvyssä ei ole eroja, kun yksikkö on täynnä tai tyhjää. Tiedostojen poistaminen on myös turvallisempaa, koska kun ne on fyysisesti poistettu, tiedostoja ei voi palauttaa kokonaan. Energia: se vaatii vähemmän energiankulutusta ja lämmöntuotantoa. Melu: Koska mekaanisia elementtejä ei ole, meluntuotanto on nolla. Paino ja kestävyys: pienentämällä mekaanisia komponentteja ja kokoa, niiden paino on pienempi ja iskunkestävyys on paljon parempi.

SSD: n haitat

• Käyttöikä: Näillä yksiköillä on yleensä vähemmän käyttöikä kuin perinteisillä levyillä. Tämä on suhteessa näihin annettuun käyttöintensiteettiin ja valmistustekniikkaan. Hinta: GB-hinta on huomattavasti korkeampi kuin perinteisillä levyillä. Joten löydämme paljon pienemmät kapasiteettilevyt korkeammilla hinnoilla. Tallennuskapasiteetti: Kiintolevyjä on edelleen olemassa markkinoilla, joiden tallennuskapasiteetti on pienempi kuin mekaanisten asemien. Ei laitteistorajoitusten takia (koska jokin aika sitten julkaistiin, että Nimbus Data suunnitteli 100 TB: n SSD- levyn rakentamista), vaan näiden kustannusten vuoksi. Tietojen palautus: Kuten eduista käy ilmi, SSD-tiedostot poistavat tiedostot pysyvästi, ja tämä on myös haitta, jos haluamme palauttaa poistetut tiedostot. Tästä huolimatta TRIM-tekniikka antaa meille mahdollisuuden tässä suhteessa. Katastrofiset viat: Vaikka mekaaniset levyt vähitellen huononevat ja voimme huomata sen, SSD-levyt epäonnistuvat ilman varoitusta ja tämä virhe on täydellinen ja lopullinen. Joten menetämme tiedostot melkein täysin turvallisesti. Ylläpito: Tässä tapauksessa nämä tehtävät ovat erittäin vahingollisia kiintolevylle. SSD: n eheyttäminen ei ole järkevää, mutta osaa tilaa ei ole suositeltavaa määrittää virtuaalimuistiksi. Tämä prosessi aiheuttaa sen kulumisen vielä enemmän.

Jos haluat tietää kaikki mekaanisten kiintolevyjen yksityiskohdat, suosittelemme artikkeliimme:

Tällä viimeistelemme selityksen siitä, mikä SSD on ja miten se toimii. Onko siitä ollut hyötyä sinulle? Onko sinulla kysyttävää? ?