▷ Mi az ssd, hogyan működik, és mi az?

Merevlemezek, vagy jobb szólva, a szilárdtestalapú tárolómeghajtók vagy SSD-k itt maradnak. Szinte minden felhasználó, aki új készüléket vásárol, találhat ilyen típusú tárolóegységet belül. De mi az az SSD, és hogyan működik ? Ebben a cikkben részletesen beszélünk erről az elektronikus elemről és arról, hogy mi különbözteti meg a jól ismert HDD merevlemezektől.

Tartalom index

Néhány évtől kezdve szerencsések vagyunk, hogy nagy változásokat tapasztaltunk számítógépeinkben. Először a többmagos processzorok és azok architektúrája volt. Ez ahhoz vezetett, hogy a felszerelés egyre gyorsabbá vált, továbbfejlesztett grafikus kártyák, RAM. De még mindig hatalmas szűk keresztmetszet volt a csapatunkban, és nem más volt, mint a merevlemez. Mivel az egész számítógép tele volt integrált áramkörökkel, még mindig volt mechanikai elem benne.

Tehát haszontalan lenne egy rendkívül gyors processzor, ha az adattartalomhoz való hozzáférés valóban lassú lenne. Ez és más okok miatt a digitális tároló ipar működni kezdett, és ennek következtében csökkentette az új típusú egységek létrehozásának költségeit. A költségek csökkenésével az adatok tárolásának képessége és a megbízhatóság is növekedett.

Manapság ez az elem már gyakorlatilag szabványosítva és minden új berendezésben általános. És viszonylag megfizethető áron. Ha gyors számítógépet akar, akkor rendelkeznie kell ezek egyikével az operációs rendszer számára. Tehát lássuk, mi szól ezeknek az SSD meghajtóknak.

Mi az SSD?

A szilárdtestalapú meghajtó vagy SSD (szilárdtestalapú meghajtó) olyan adattároló eszköz, amely nem felejtő memória vagy általában flash memória használatán alapul. Így a hagyományos merevlemezek mágneses lemezeinek cseréje.

Ezek a flash memóriák, a régi EEPROM utódjai, lehetővé teszik több memóriahely olvasási és írási műveleteit ugyanabban a műveletben, ezáltal növelve a sebességet az EEPROM memóriákhoz képest, amelyek minden műveletnél csak egy memóriacellát tudtak olvasni.

A flash memória használata chipek használatával jár a memória tárolására. A normál merevlemez mozgó részeinek kiküszöbölésével jelentősen megnöveljük annak hozzáférési és írási sebességét.

2010-ben ezek a jelentések újabb ugrást tettek, ami az, ami valóban csökkentette a gyártási költségeket, és következésképpen a felhasználók hozzáférhetőségét. És a NAND ajtók használata ezeknek a memóriáknak a előállításához.

A NAND logikai kapu (ÉS vagy fordított Y) egyik legszembetűnő tulajdonsága, hogy az adatot képes megőrizni a belső áram alatt, még akkor is, ha áramkimaradást végez.

Ezeket a NAND kapukat úszó kapu tranzisztorok segítségével állítják elő, amely olyan elem, ahol a biteket tárolják. A RAM memóriák esetében ezeknek a tranzisztoroknak folyamatos áramellátásra van szükségük állapotuk fenntartásához, nem pedig flash memóriákhoz. Amikor egy úszó kapu tranzisztorot tölt be, akkor 0 értéke van benne, és kirakodás esetén 1 van.

Ezek az emlékek mátrix formában vannak elrendezve, amelyet egymást követő NAND kapuk sorozata alkot. A teljes mátrix blokkot hívjuk, és a mátrixot alkotó sorokat oldalaknak nevezzük. Ezen sorok mindegyikének tárolási kapacitása 2–16 KB. Ha minden blokk 256 oldalból áll, akkor a mérete 256 KB és 4 MB között lesz.

Különbség az SSD és a RAM között

Ezzel az első dolog, ami eszébe jut, a RAM memória. Mint tudjuk, az ilyen típusú memóriát az adatok és a programok processzor számára történő továbbításához használják. A számítógép kikapcsolásakor a RAM memória teljesen üres, az SSD meghajtókkal ellentétben.

A különbség a NAND kapuk használatában rejlik. Ezek a logikai elemek az utolsó elektromos állapotot tárolják benne, és tápegység nélkül is megmaradnak.

Gyártási technológiák

Alapvetően két tároló technológia létezett ezen eszközök gyártására. A RAM alapú meghajtókkal kísérletezett. Ehhez olyan elemre volt szükség, amely folyamatosan ellátta őket energiával, hogy ne veszítsen el adatot.

Ezen korlátozások miatt a DRAM technológiát ezekben az egységekben megsemmisítették, a NAND kapuk megjelenésével, amelyek nem illékony tárolóelemekkel rendelkeznek. Ez az, amelyet jelenleg használnak, és három különböző gyártási technológia létezik:

SLC vagy egyedi szintű cella

Ezzel a módszerrel tárolható egy bit adat minden memóriacellán. Felépítése egyedi szilícium ostyákból készül, amelyekkel vékony memória-chipet és egyetlen szintű tárolást kap. Ezeknek a chipeknek az az előnye, hogy nagyobb adathozzáférési sebességet, nagyobb élettartamot és kevesebb energiafogyasztást igényelnek. Másrészt alacsonyabb memóriakapacitással rendelkeznek, ezért nagyobb számú kocát kell felépíteni, ezáltal növelve építési költségeiket.

Jelenleg gyártása az ipari és a szerver klaszterek környezetére korlátozódik, ahol a tárolás minőségének jobbnak kell lennie.

MLC vagy többszintű cella

Ez a gyártási módszer éppen ellentétes az előzővel. Mindegyik memória chipet szilícium ostya egymásra rakásával állítják elő, hogy egyetlen többszintű chip legyen. Mivel előnyei vannak, ha nagyobb a tárolási kapacitás chipenként, akkor lehetséges két bit tárolása minden cellához, ami összesen 4 különböző állapotot eredményez. És olcsóbb gyártási költségeket is.

Hátrányokként az ellenkezőjét idézzük, mint az előző esetben: lassabb hozzáférés és kevesebb tartósságú chipek.

TLC vagy háromszintes cella

Ebben az esetben a gyártási folyamatnak képes minden bithez 3 bit végrehajtása, amely lehetővé teszi akár 8 állapot tárolását. A gyártási ár olcsóbb, a tartalomhoz való hozzáférés pedig kevésbé hatékony. Ezért ezek a legolcsóbb egységek, amelyeket meg lehet szerezni, de a sejt élettartama körülbelül 1000 írásra korlátozódik.

TRIM technológia

Az SSD tárolóegységekben folyamatban lévő tárgy pontosan azok tartóssága. A memóriacellák minden egyes írással romlanak és törlődnek, ez azt eredményezi, hogy az erősen használt meghajtók gyorsan romlanak, ami a fájl integritásának meghibásodásához és a fájlok elvesztéséhez vezet.

A fájlok törlése az SSD-ből meglehetősen bonyolult. Tartalmat írhatunk sorban, de csak blokk szinten törölhetünk. Ez azt jelenti, hogy ha a blokkban hasznos fájlok találhatók azon kívül, amelyeket törölni kell, akkor azt is törölni kell.

Az érvényes fájlok törlésének megakadályozása érdekében ezeket a fájlokat új sorba kell venni, és új sorba kell menteni, majd törölni kell a blokkot, majd újraírni az érvényes adatokat, ahol korábban voltak. Ennek a folyamatnak a következménye a memóriacellák további romlása azáltal, hogy extra írásokat és törléseket kell végezni.

Erre reagálva olyan technológiák jelennek meg, mint a TRIM. A TRIM lehetővé teszi az operációs rendszer és a tárolóegység közötti kommunikációt, így maga a rendszer mondja el az SSD-nek az adatokat, amelyeket törölnie kell. Amikor töröljük az adatokat a Windows rendszerben, az adatok nem fizikailag törlődnek, hanem a tulajdonjogukba kerülnek, mivel azokat nem használjuk. Ez lehetővé teszi a memóriacellák írásbeli és fizikai törlési folyamatainak csökkentését. A Microsoft részéről ez a technológia a Windows 7 óta került alkalmazásra.

Az SSD meghajtó fizikai összetevői

Az SSD meghajtó összetevőit illetően három kritikus elemet említhetünk:

Vezérlő: a NAND memória modulokon végzett műveletek adminisztrálásáért és kezeléséért felelős processzor.

Gyorsítótár: Az ilyen típusú egységekben van egy DRAM memória eszköz, amely felgyorsítja az adatok továbbítását az egységről a RAM-ra és a processzorra.

Kondenzátor: A kondenzátorok feladata az adatok integritásának fenntartása hirtelen áramkimaradások esetén. Ha a vágás miatt mozgásban vannak adatok, a kondenzátoroknak köszönhetően ezeket az adatokat tárolni lehet az elvesztés elkerülése érdekében.

Csatlakozási technológiák

SATA

A közönséges SSD-k ugyanolyan csatlakozási technológiával rendelkeznek, mint a normál merevlemezek, vagyis SATA 3 portot használnak ezek csatlakoztatására az alaplaphoz. Ilyen módon 600 MB / s átvitelt fogunk elérni.

PCI-Express

Van még egy még gyorsabb kapcsolat- és kommunikációs technológia, az NVMe. E módszer alkalmazásával az egységeket közvetlenül össze lehet kötni az alaplap PCI-Express bővítőhelyével. Ilyen módon lehetséges az átviteli sebesség akár 2 GB / s olvasáskor és 1, 5 GB / s írásban.

Mint általában, ezeknek a merevlemezeknek nincs a tipikus 2, 5 hüvelykes téglalap alakú beágyazás formátuma, ám úgy néznek ki, mint egy bővítőkártya, például rögzítők vagy hűtőtest nélküli grafikus kártyák.

M.2

Ez az új kommunikációs szabvány, amely középtávon és rövid távon a SATA típus helyettesítését célozza. Mind a SATA, mind az NVMe kommunikációs protokollokat használja. Ezek az egységek közvetlenül kapcsolódnak egy adott porthoz, amely az alaplapon található. Ily módon elkerüljük a PCI-E bővítőhelyek elfoglalását, és külön portok leszünk. Ez a szabvány nem rendelkezik a PCI-E sebességével, de sokkal magasabb, mint a SATA, és már minden gyártótól meghajtók vannak mérsékelt áron.

Az SSD megfontolásának szempontjai

Az SSD vásárlásakor ismernünk kell annak előnyeit és hátrányait, valamint azt, hogy a rendszerünk megfelelő-e.

Fájlrendszerek

Mint láttuk, az SSD meghajtó kezelése meglehetősen különbözik attól, amit a normál merevlemezeknél láthattunk. Ez az oka annak, hogy a hagyományos fájlrendszereknek frissíteniük kellett belső működési struktúrájukat, hogy megfeleljenek a meghajtók igényeinek. Ha nem, akkor az egységek gyors leromlása drasztikusan lerövidíti életét.

NTFS

Világos példa erre a Windows fájlrendszer. Az egyik első végrehajtott optimalizálás, mivel a Windows Vista a partíciónak a rendszerhez való megfelelő hozzáigazítását tűzte ki célul. Ez lehetővé tette az extra olvasási és írási műveletek elvégzését, mivel az ágazatok felépítése eltér a mechanikai egységektől és az SSD-től.

A Windows 7 későbbi verzióiban a rendszerek az SSD-k javításait alkalmazzák, például a fájldefragmentáló letiltását, a Superfetch szolgáltatást, a ReadyBoost alkalmazást és a TRIM parancs bevezetését az SSD élettartamának meghosszabbításához.

Az SSD előnyei a mechanikus lemezhez képest

• Olvasás / Írás: Az alapműveletek jelentős növekedése a mechanikai alkatrészek kiküszöbölésével. Leglátványosabb és legfontosabb tulajdonsága. Alkalmazások és fájlok megnyitása: közvetlenül a fentiekből következik, hogy az alkalmazások és fájlok sokkal gyorsabban nyílnak meg, és a számítógép indulási ideje drámaian csökken. Hibák és biztonság: A meghibásodások közötti idő jelentősen növekszik, és az ügyfelek biztonsága javul az adattisztítás javításával, és a teljesítmény nem változik, ha az egység megtelt vagy üres. A fájlok törlése szintén biztonságosabb, mivel a fizikai törlés után a fájlok teljesen helyrehozhatatlanok. Energia: kevesebb energiafogyasztást és hőtermelést igényel. Zaj: mivel nincsenek mechanikus elemek, a zajtermelés nulla lesz. Súly és ellenállás: a mechanikai alkatrészek és méret csökkentésével kisebb a súlyuk, és sokkkal jobban ellenállnak az ütések.

Az SSD hátrányai

• Hasznos élettartam: ezeknek az egységeknek általában kevesebb hasznos élettartama van, mint a hagyományos lemezeknek. Ez vonatkozik ezeknek a felhasználásnak a intenzitására és a gyártási technológiára. Ár: A GB-os költség lényegesen magasabb, mint a hagyományos lemezeknél. Tehát sokkal kisebb kapacitású lemezeket találunk magasabb árakon. Tárolási kapacitás: A merevlemezek továbbra is léteznek a piacon, kevesebb tárolókapacitással, mint a mechanikus meghajtók. Nem hardverkorlátozások miatt (mivel régen közzétették, hogy a Nimbus Data 100 TB-os SSD-t tervez építeni), hanem ezek költsége miatt. Adat helyreállítása: Amint azt az előnyökben tárgyaltuk, az SSD-k véglegesen törölnek fájlokat, és ez szintén hátrány, ha azt akarjuk, hogy visszaállítsuk a törölt fájlokat. Ennek ellenére a TRIM technológia lehetőséget ad nekünk ebben a tekintetben. Katasztrófikus hibák: míg a mechanikus lemezek fokozatosan romlanak, és észrevehetjük, az SSD-k figyelmeztetés nélkül meghibásodnak, és ez a hiba teljes és végleges. Tehát szinte teljesen biztonságosan elveszítjük a fájlokat. Karbantartási feladatok: Ebben az esetben ezek a feladatok nagyon károsak a merevlemezre. Az SSD töredezettségmentesítése nincs értelme, de nem ajánlott a terület egy részét a virtuális memóriára konfigurálni. Ez a folyamat még inkább kopást okoz.

Ha tudni szeretne minden részletet a mechanikus merevlemezről, javasoljuk a cikkünket:

Ezzel befejezzük magyarázatunkat arról, hogy mi az SSD és hogyan működik. Hasznos volt számodra? Van kérdése? ?