▷ Kas ir ssd, kā tas darbojas un kam tas paredzēts?

Cietie diski vai, pareizāk sakot, cietvielu diski vai SSD ir šeit. Gandrīz visi lietotāji, kas pērk jaunu aprīkojumu, iekšpusē var atrast šāda veida glabāšanas ierīci. Bet kas īsti ir SSD un kā tas darbojas ? Šajā rakstā mēs detalizēti runāsim par šo elektronisko elementu un to, kas tas atšķir, no plaši pazīstamajiem HDD cietajiem diskiem.

Satura rādītājs

Kopš dažiem gadiem mums ir paveicies piedzīvot lielas pārmaiņas mūsu datoros. Pirmie bija daudzkodolu procesori un to arhitektūra. Tas noveda pie tā, ka aprīkojums kļuva ātrāks un ātrāks, uzlabotas grafikas kartes, RAM. Bet mūsu komandā joprojām bija milzīgs sašaurinājums, un tas nebija nekas cits kā cietais disks. Kad viss dators bija pilns ar integrētajām shēmām, mums joprojām bija mehānisks elements.

Tāpēc būtu bezjēdzīgi būt ārkārtīgi ātram procesoram, ja piekļuve datu saturam patiešām bija lēna. Šī un citu iemeslu dēļ digitālās glabāšanas nozare sāka strādāt un attiecīgi samazināja izmaksas, kas saistītas ar šī jaunā tipa vienību izveidi. Samazinoties tā izmaksām, samazinājās arī datu glabāšanas spēja un arī uzticamība.

Mūsdienās mums šis elements jau ir praktiski standartizēts un izplatīts visās jaunajās iekārtās. Un par salīdzinoši pieņemamu cenu. Ja vēlaties ātru datoru, operētājsistēmai jābūt vienam no tiem. Tātad, redzēsim, kas ir šie SSD diskdziņi.

Kas ir SSD

Cietvielu disks vai SSD (cietvielu disks) ir datu glabāšanas ierīce, kuras pamatā ir neizdzēšamas atmiņas izmantošana vai parasti saukta par zibatmiņu. Tādējādi aizstājot tradicionālo cieto disku magnētiskos diskus.

Šīs zibatmiņas, vecās EEPROM pēcteces, vienā lasījumā ļauj lasīt un rakstīt vairāku atmiņas vietu operācijas, tādējādi palielinot ātrumu, salīdzinot ar EEPROM atmiņām, kuras katrā operācijā varēja nolasīt tikai vienu atmiņas šūnu.

Zibatmiņas izmantošana ietver mikroshēmu izmantošanu atmiņas glabāšanai. Likvidējot normāla cietā diska kustīgās daļas, mēs ievērojami palielināsim tā piekļuves un rakstīšanas ātrumu.

Šajos ziņojumos 2010. gadā tika izdarīts vēl viens lēciens, kas bija tas, kas patiesībā noveda pie ražošanas izmaksu samazināšanas un līdz ar to lietotājiem piekļuves tām. Un šo zibatmiņu izgatavošana ir NAND durvju izmantošana.

Viena no pārsteidzošākajām NAND loģikas vārtu (AND vai apgrieztā Y) īpašībām ir tā, ka tā var saglabāt datus iekšpusē pat tad, ja jauda ir pārtraukta.

Šie NAND vārti tiek izgatavoti, izmantojot peldošos vārtu tranzistorus, kas ir priekšmets, kurā tiek glabāti biti. RAM atmiņu gadījumā šiem tranzistoriem ir nepieciešama nepārtraukta barošana, lai saglabātu savu stāvokli, nevis zibatmiņās. Iekraujot peldošo vārtu tranzistoru, tā iekšpusē ir 0, un, kad tas tiek izkrauts, tam ir 1.

Šīs atmiņas tiek sakārtotas matricas formā, ko savukārt veido virkne secīgu NAND vārtu. Mēs saucam par pilnīgu matricas bloku, un rindas, kas veido matricu, sauc par lapām. Katras šīs rindas krātuves ietilpība ir no 2 KB līdz 16 KB. Ja katram blokam ir 256 lappuses, tā lielums būs no 256 KB līdz 4 MB.

Atšķirība starp SSD un RAM

Līdz ar to pirmā lieta, kas ienāk prātā, ir operatīvā atmiņa. Kā mēs zinām, šāda veida atmiņa tiek izmantota, lai piegādātu datus un programmas procesoram. Izslēdzot datoru, atšķirībā no SSD diskdziņiem, RAM atmiņa ir pilnīgi tukša.

Atšķirība slēpjas NAND vārtu izmantošanā. Šie loģiskie elementi saglabā pēdējo elektrisko stāvokli iekšpusē un paliek pat bez barošanas avota.

Ražošanas tehnoloģijas

Šo ierīču ražošanai pamatā ir bijušas divas glabāšanas tehnoloģijas. Tā sāka eksperimentēt ar diskiem, kuru pamatā ir RAM. Tam bija vajadzīgs elements, kas viņiem pastāvīgi piegādāja enerģiju, lai nepazaudētu datus.

Sakarā ar šiem ierobežojumiem DRAM tehnoloģija šajās vienībās tika nodota metāllūžņos, parādoties NAND vārtiem ar nepastāvīgu krātuvi. Tas ir pašlaik izmantotais, un ir trīs dažādas ražošanas tehnoloģijas:

SLC vai atsevišķa līmeņa šūna

Izmantojot šo metodi, katrā atmiņas šūnā ir iespējams uzglabāt vienu datu bitu. Tā konstrukcija ir izgatavota no atsevišķiem silīcija vafeļiem, ar kuriem jūs iegūstat plānu atmiņas mikroshēmu un vienu glabāšanas līmeni. Šīm mikroshēmām ir priekšrocība - lielāks datu piekļuves ātrums, lielāks ilgmūžība un mazāks enerģijas patēriņš. No otras puses, tiem ir mazāka atmiņas ietilpība, tāpēc būs jāveido lielāks sivēnmāšu skaits, tādējādi palielinot to celtniecības izmaksas.

Pagaidām tā ražošana tiek ierobežota rūpnieciskajā un serveru klasteru vidē, kur glabāšanas kvalitātei jābūt augstākai.

MLC vai daudzlīmeņu šūna

Šī ražošanas metode ir tieši pretēja iepriekšējai. Katru atmiņas mikroshēmu ražo, sakraujot silīcija vafeles, lai izveidotu vienu daudzlīmeņu mikroshēmu. Tā kā priekšrocībām ir lielāka ietilpība vienā mikroshēmā, katrai šūnai ir iespējams uzglabāt divus bitus, kas kopā veido 4 dažādus stāvokļus. Un arī lētākas ražošanas izmaksas.

Kā trūkumus mēs citējam tieši pretējo nekā iepriekšējā gadījumā: lēnāka piekļuve un mikroshēmas ar mazāku izturību.

TLC vai trīs līmeņu šūna

Šajā gadījumā ražošanas procesā katrai šūnai izdodas ieviest 3 bitus, ļaujot saglabāt līdz 8 stāvokļiem. Ražošanas cena ir lētāka, un piekļuve saturam ir mazāk efektīva. Tāpēc tās ir lētākās vienības, kuras var iegādāties, taču to šūnas ilgums ir ierobežots līdz aptuveni 1000 rakstiem.

TRIM tehnoloģija

Objekts, kas tiek izskatīts SSD atmiņas vienībās, ir tieši tā izturība. Atmiņas šūnas noārdās par katru rakstīto tekstu un izdzēš tos, tāpēc bieži lietotie diskdziņi ātri noārdās, izraisot failu integritātes kļūmes un zaudējot failus.

Failu dzēšanas process no SSD ir diezgan sarežģīts. Mēs varam rakstīt saturu rindas līmenī, bet izdzēst varam tikai bloka līmenī. Tas nozīmē, ka, ja šajā blokā ir noderīgi faili papildus izdzēšamajiem, tas tiks izdzēsts arī.

Lai novērstu derīgu failu dzēšanu, šie faili jāņem un jāsaglabā jaunā rindā, pēc tam izdzēsiet bloku un pēc tam pārrakstiet derīgos datus tur, kur tas bija iepriekš. Visa šī procesa sekas ir atmiņas šūnu turpmāka degradācija, jo jāveic papildu rakstīšana un dzēšana.

Atbildot uz to, parādās tādas tehnoloģijas kā TRIM. TRIM ļauj veikt sakarus starp operētājsistēmu un datu glabāšanas vienību, tātad pati sistēma pasaka SSD datus, kas tai ir jāizdzēš. Izdzēšot datus sistēmā Windows, dati netiek fiziski izdzēsti, bet iegūst īpašumtiesības uz to, ka tie netiek izmantoti. Tas ļauj samazināt atmiņas šūnu rakstīšanas un fiziskās izdzēšanas procesus. Kopš Microsoft šī tehnoloģija ir ieviesta kopš Windows 7.

SSD diskdziņa fizikālie komponenti

Attiecībā uz SSD diskdziņa komponentiem mēs varam minēt trīs kritiskus elementus:

Kontrolieris: ir procesors, kas atbild par NAND atmiņas moduļos veikto darbību administrēšanu un pārvaldību.

Kešatmiņa: Arī šāda veida vienībās ir DRAM atmiņas ierīce, lai paātrinātu datu pārsūtīšanas procesu no vienības uz RAM un procesoru.

Kondensators: Kondensatoru funkcija ir saglabāt datu integritāti pēkšņas strāvas padeves pārtraukuma gadījumā. Ja izgriezuma dēļ kustas dati, pateicoties kondensatoriem, šos datus būs iespējams uzglabāt, lai izvairītos no zaudējumiem.

Savienojumu tehnoloģijas

SATA

Parastajiem SSD ir tāda pati savienojuma tehnoloģija kā parastajiem cietajiem diskiem, tas ir, tie izmanto SATA 3 portu, lai tos savienotu ar mātesplati. Tādā veidā mums būs pārsūtīšana 600 MB / s.

PCI-Express

Bet ir vēl viena vēl ātrāka savienojuma un komunikāciju tehnoloģija, ko sauc par NVMe. Izmantojot šo metodi, vienības tiks tieši savienotas ar PCI-Express paplašināšanas spraugām mūsu mātesplatē. Tādā veidā ir iespējams sasniegt pārsūtīšanas ātrumu līdz 2 GB / s lasījumā un 1, 5 GB / s rakstiski.

Kā parasti, šiem cietajiem diskiem nav tipiska 2, 5 collu taisnstūrveida iekapsulēšanas formāta, bet tie izskatās kā paplašināšanas kartes, piemēram, uztvērēji vai Heatsinkless grafiskās kartes.

M.2

Šis ir jaunais komunikācijas standarts, kas paredzēts SATA tipa aizstāšanai vidējā un īstermiņā. Tas izmanto gan SATA, gan NVMe sakaru protokolus. Šīs vienības ir tieši savienotas ar īpašu portu, kas atrodas mātesplatē. Tādā veidā mēs izvairāmies no PCI-E slotu aizņemšanas, un mums būs īpašas ostas. Šim standartam nav PCI-E ātruma, taču tas ir daudz lielāks nekā SATA, un jau ir visu ražotāju diskus par mērenām cenām.

SSD apsvēršanas aspekti

Pērkot SSD, mums jāzina gan tā priekšrocības, gan trūkumi un tas, vai mūsu sistēma ir piemērota.

Failu sistēmas

Kā mēs redzējām, SSD diska pārvaldība ir diezgan atšķirīga no tā, ko mēs redzējām parastiem cietajiem diskiem. Tāpēc tradicionālajām failu sistēmām vajadzēja atjaunināt iekšējo operētājsistēmu, lai tā atbilstu šo disku vajadzībām. Ja tā nebūtu, tas izraisītu vienību ātru degradāciju, krasi saīsinot to kalpošanas laiku.

NTFS

Skaidrs piemērs ir Windows failu sistēma. Viena no pirmajām optimizācijām, kas tika ieviesta, jo Windows Vista bija pareiza partitūras izlīdzināšana sistēmai. Tas ļāva veikt papildu lasīšanas un rakstīšanas operācijas, jo mehānisko vienību un SSD sektoru organizācija ir atšķirīga.

Jaunākajās Windows 7 versijās sistēmas ievieš uzlabojumus SSD, piemēram, atspējo faila sadrumstalotību, Superfetch pakalpojumu, ReadyBoost un komandas TRIM ieviešanu, lai pagarinātu SSD darbības laiku.

SSD priekšrocības salīdzinājumā ar mehānisko disku

• Lasīt / rakstīt: ievērojams pamatdarbības pieaugums, atceļot mehāniskās sastāvdaļas. Tā visnozīmīgākā un nozīmīgākā īpašība. Lietojumprogrammu un failu atvēršana: tieši no iepriekšminētā izriet, ka lietojumprogrammas un faili tiek atvērti daudz ātrāk un datora palaišanas laiks dramatiski samazināsies. Kļūmes un drošība: Laiks starp kļūmēm ievērojami palielinās, un darījumu drošība palielinās, uzlabojot datu tīrīšanu, un veiktspēja neatšķiras, ja vienība ir pilna vai tukša. Failu dzēšana ir arī drošāka, jo fiziski izdzēsti faili ir pilnībā neatjaunojami. Enerģija: tas prasīs mazāku enerģijas patēriņu un siltuma ražošanu. Troksnis: tā kā nav mehānisku elementu, trokšņa līmenis būs nulle. Svars un izturība: samazinot mehāniskās sastāvdaļas un izmēru, to svars ir mazāks un izturība pret triecieniem ir daudz labāka.

SSD trūkumi

• Lietderīgais mūžs: šīm vienībām parasti ir mazāk noderīgs darbības laiks nekā tradicionālajiem diskiem. Tas ir saistīts ar lietošanas intensitāti, kas tiek piešķirta šiem, un ražošanas tehnoloģiju. Cena: maksa par GB ir ievērojami augstāka nekā tradicionālajiem diskiem. Tātad mēs atrodam daudz mazākas ietilpības diskus par augstākām cenām. Uzglabāšanas jauda: Cietie diski joprojām pastāv tirgū ar mazāku atmiņas ietilpību nekā mehāniskie diskdziņi. Nevis aparatūras ierobežojumu dēļ (kopš kāda laika tika publicēts, ka Nimbus Data plāno izveidot 100 TB SSD), bet gan šo izmaksu dēļ. Datu atkopšana: kā aprakstīts priekšrocībās, SSD faili tiek neatgriezeniski izdzēsti, un tas ir arī trūkums, ja mēs vēlamies atgūt izdzēstos failus. Neskatoties uz to, TRIM tehnoloģija dod mums iespēju šajā sakarā. Katastrofiskas kļūmes: kamēr mehāniskie diski pakāpeniski degradējas un mēs to varam pamanīt, SSD neizdodas bez brīdinājuma, un šī kļūda ir pilnīga un galīga. Tātad mēs gandrīz pilnībā zaudēsim failus. Apkopes uzdevumi: šajā gadījumā šie uzdevumi ir ļoti kaitīgi cietajam diskam. SSD defragmentēšanai nav jēgas, taču nav ieteicams daļu telpas konfigurēt virtuālajai atmiņai. Šis process liek to vēl vairāk valkāt.

Ja vēlaties uzzināt visu informāciju par mehāniskajiem cietajiem diskiem, iesakām mūsu rakstu:

Ar to mēs pabeidzam skaidrojumu par to, kas ir SSD un kā tas darbojas. Vai tas jums ir bijis noderīgs? Vai jums ir kādi jautājumi? ?