▷ Pentru ce este ssd, cum funcționează și pentru ce servește?

Unitățile de hard disk, sau mai bine spus, unitățile de stocare în stare solidă sau SSD-urile sunt aici pentru a rămâne. Aproape toți utilizatorii care cumpără echipamente noi pot găsi în interior o unitate de stocare de acest tip. Dar ce este de fapt un SSD și cum funcționează ? În acest articol vom vorbi în detaliu despre acest element electronic și despre ce este acesta îl diferențiază de cunoscutele hard disk-uri HDD.

Indice de conținut

De la câțiva ani, am avut norocul să experimentăm schimbări mari în calculatoarele noastre. Mai întâi au fost procesoarele multi-core și arhitectura lor. Acest lucru a dus la ca echipamentul să devină mai rapid și mai rapid, cărți grafice îmbunătățite, RAM. Dar încă mai exista un blocaj imens în echipa noastră și nu a fost altul decât hard disk-ul. Cu întregul calculator plin de circuite integrate, mai aveam în interior un element mecanic.

Așadar, ar fi inutil să existe un procesor extrem de rapid dacă accesul la conținutul de date ar fi cu adevărat lent. Din acest motiv și din alte motive, industria de stocare digitală a început să funcționeze și, prin urmare, să scadă costurile pentru crearea acestui nou tip de unități. Pe măsură ce costurile sale au scăzut, la fel și capacitatea de a stoca date, precum și fiabilitatea.

În aceste zile, avem deja acest element practic standardizat și comun în toate echipamentele noi. Și la un preț relativ accesibil. Dacă doriți un computer rapid, atunci trebuie să aveți unul dintre acestea pentru sistemul dvs. de operare. Deci, să vedem despre ce sunt aceste unități SSD.

Ce este un SSD

Unitatea de stare solidă sau SSD (unitate în stare solidă) este un dispozitiv de stocare pentru date care se bazează pe utilizarea de memorie non-volatile sau de obicei numite memorie flash. Înlocuind astfel discurile magnetice ale hard disk-urilor tradiționale.

Aceste memorii flash, succesoare ale vechiului EEPROM, permit operațiunile de citire și scriere a mai multor locații de memorie în aceeași operație, crescând astfel viteza în comparație cu memoriile EEPROM, care nu puteau citi o singură celulă de memorie în fiecare operațiune.

Utilizarea memoriei flash implică utilizarea cipurilor pentru stocarea memoriei. Eliminând părțile mobile ale unui hard disk normal, vom crește considerabil accesul și viteza de scriere.

În 2010, aceste rapoarte au făcut un alt salt, care a fost cel care a dus într-adevăr la scăderea costurilor de fabricație și, prin urmare, la accesibilitatea acestora de către utilizatori. Și este utilizarea ușilor NAND pentru fabricarea acestor amintiri flash.

Una dintre cele mai marcante caracteristici ale unei porți logice NAND (AND sau Y inversat) este aceea că poate reține date în interior chiar și atunci când puterea a fost întreruptă.

Aceste porți NAND sunt realizate folosind tranzistoarele de porți plutitoare, care este un element în care sunt stocate biți. În cazul memoriilor RAM, aceste tranzistoare au nevoie de o sursă de alimentare continuă pentru a-și menține starea și nu în memoria flash. Când este încărcat un tranzistor cu poartă plutitoare, acesta are un 0 în interior, iar când este descărcat are un 1.

Aceste amintiri sunt organizate în formă matricială, care la rândul său este formată dintr-o serie de porți consecutive NAND. Numim blocul complet de matrice și rândurile care compun matricea sunt numite pagini. Fiecare dintre aceste rânduri are o capacitate de stocare cuprinsă între 2 KB și 16 KB. Dacă fiecare bloc are 256 de pagini, vom avea o dimensiune între 256 KB și 4 MB.

Diferența dintre SSD și RAM

Cu aceasta, primul lucru care îmi vine în minte este memoria RAM. După cum știm, acest tip de memorie este utilizat pentru a furniza datele și programele procesorului. Când oprim un computer, memoria RAM este complet goală, spre deosebire de unitățile SSD.

Diferența constă în utilizarea porților NAND. Aceste elemente logice stochează ultima stare electrică și rămân chiar și fără alimentare.

Tehnologii de fabricație

Practic, au existat două tehnologii de stocare pentru fabricarea acestor dispozitive. A început să experimenteze cu unități bazate pe RAM. Aceasta a necesitat un element care le furniza constant energie pentru a nu pierde datele.

Datorită acestor limitări, tehnologia DRAM din aceste unități a fost răzuită odată cu apariția porților NAND cu stocare nevolatilă. Aceasta este cea utilizată în prezent și există trei tehnologii de fabricație diferite:

SLC sau celulă individuală de nivel

Utilizând această metodă este posibil să stocați un bit de date pentru fiecare celulă de memorie. Construcția sa este realizată din napolitane individuale de siliciu cu care obțineți un cip subțire de memorie și un singur nivel de stocare. Aceste jetoane prezintă avantajele unei viteze mai mari de acces la date, a unei longevități mai mari și a unui consum de energie mai mic. Pe de altă parte, au o capacitate de memorie mai mică, astfel încât va fi necesară construirea unui număr mai mare de scroafe, crescând astfel costurile de construcție ale acestora.

Fabricarea sa deocamdată este limitată la medii industriale și de cluster de server, unde calitatea stocării trebuie să fie superioară.

MLC sau celule cu mai multe niveluri

Această metodă de fabricație este exact opusă celei anterioare. Fiecare cip de memorie este fabricat prin stivuirea napolitelor de siliciu pentru a forma un singur cip multi-nivel. Cât despre avantajele sale sunt cele cu o capacitate de stocare mai mare pe cip, este posibil să stocați doi biți pentru fiecare celulă, ceea ce face un total de 4 stări diferite. Și, de asemenea, un cost de fabricație mai ieftin.

Ca dezavantaje cităm exact invers decât în ​​cazul precedent: acces mai lent și jetoane cu o durabilitate mai mică.

TLC sau celule cu nivel triplu

În acest caz, procesul de fabricație reușește să implementeze 3 biți pentru fiecare celulă, permițând stocarea a până la 8 stări. Prețul de fabricație este mai ieftin și accesul la conținut mai puțin eficient. Prin urmare, acestea sunt cele mai ieftine unități de achiziționat, dar cu o durată de viață a celulelor limitată la aproximativ 1000 de scrieri.

Tehnologia TRIM

Un subiect în așteptare în unitățile de stocare SSD este tocmai durabilitatea acestora. Celulele de memorie se degradează pentru fiecare scriere și ștergere efectuată, ceea ce determină degradarea rapidă a unităților foarte utilizate, ceea ce duce la erori de integritate a fișierelor și pierderea fișierelor.

Procesul de ștergere a fișierelor de pe un SSD este destul de complex. Putem scrie conținut la nivelul rândului, dar putem șterge doar la nivel de bloc. Acest lucru implică faptul că, dacă în acest bloc există fișiere utile în plus față de cele care trebuie șterse, acestea vor fi șterse.

Pentru a preveni ștergerea fișierelor valide, aceste fișiere ar trebui să fie preluate și salvate într-un rând nou, apoi ștergeți blocul și rescrieți datele valide acolo unde a fost anterior. Consecința a tot acest proces este o degradare suplimentară a celulelor de memorie, prin faptul că trebuie să efectueze scrieri și ștergeri suplimentare.

Drept răspuns, apar tehnologii precum TRIM. TRIM permite comunicarea între sistemul de operare și unitatea de stocare, astfel încât sistemul însuși este cel care spune SSD datele pe care trebuie să le șteargă. Când ștergem datele din Windows, datele nu sunt șterse fizic, ci dobândesc proprietatea de a nu fi utilizate. Aceasta permite diminuarea proceselor de scriere și ștergere fizică a celulelor de memorie. De la Microsoft, această tehnologie a fost implementată încă de la Windows 7.

Componentele fizice ale unei unități SSD

În ceea ce privește componentele unei unități SSD, putem menționa trei elemente critice:

Controler: este procesorul responsabil de administrarea și gestionarea operațiunilor efectuate pe modulele de memorie NAND.

Cache: De asemenea, în acest tip de unități există un dispozitiv de memorie DRAM pentru a accelera procesul de transmitere a datelor de la unitate la RAM și procesor.

Condensator: Condensatorii au funcția de a menține integritatea datelor atunci când există întreruperi bruște de curent. Dacă există date în mișcare din cauza unei tăieri, datorită condensatorilor va fi posibilă stocarea acestor date pentru a evita pierderea.

Tehnologii de conectare

SATA

SSD-urile comune au aceeași tehnologie de conectare ca și hard disk-urile normale, adică folosesc un port SATA 3 pentru a le conecta la placa de bază. În acest fel vom avea un transfer de 600 MB / s.

PCI-Express

Există însă o altă tehnologie de conectare și comunicare și mai rapidă numită NVMe. Utilizând această metodă, unitățile vor fi conectate direct la sloturile de expansiune PCI-Express de pe placa noastră de bază. În acest fel, este posibil să se obțină viteze de transfer de până la 2 GB / s la citire și 1, 5 GB / s în scris.

Așa cum este normal, aceste hard disk-uri nu au formatul tipic de încapsulare dreptunghiular de 2, 5 inch, dar arată ca niște carduri de expansiune precum capturi sau plăci grafice fără rezistență.

M.2

Acesta este noul standard de comunicare destinat să înlocuiască tipul SATA pe termen mediu și scurt. Utilizează atât protocoale de comunicare SATA cât și NVMe. Aceste unități sunt conectate direct la un port specific situat pe placa de bază. În acest fel, evităm să ocupăm sloturi PCI-E și vom avea porturi specifice. Acest standard nu are viteza PCI-E, dar este mult mai mare decât SATA și există deja unități ale tuturor producătorilor la prețuri moderate.

Aspecte de luat în considerare a unui SSD

Atunci când cumpărăm un SSD, trebuie să cunoaștem atât avantajele, cât și dezavantajele sale și dacă sistemul nostru este adecvat.

Sisteme de fișiere

După cum am văzut gestionarea unei unități SSD este cu totul diferită de ceea ce am văzut pentru hard disk-urile normale. Acesta este motivul pentru care sistemele tradiționale de fișiere au avut nevoia să își actualizeze structura de operare internă pentru a se potrivi nevoilor acestor unități. Dacă nu, aceasta ar provoca o degradare rapidă a unităților scurtându-le drastic viața.

NTFS

Un exemplu clar este sistemul de fișiere Windows. Una dintre primele optimizări care au fost implementate, deoarece Windows Vista a fost alinierea corectă a partiției la sistem. Acest lucru a permis să fie nevoie să efectueze operațiuni suplimentare de citire și scriere, deoarece organizarea sectoarelor este diferită în unitățile mecanice și SSD.

În versiunile ulterioare de la Windows 7, sistemele implementează îmbunătățiri pentru SSD-uri, cum ar fi dezactivarea defragmentării fișierelor, serviciul Superfetch, ReadyBoost și introducerea comenzii TRIM pentru a prelungi durata de viață a SSD.

Avantajele unui SSD asupra unui disc mecanic

• Citește / Scrie: Creșterea semnificativă a operațiilor de bază prin eliminarea componentelor mecanice. Cea mai apreciată și semnificativă caracteristică. Deschiderea aplicațiilor și fișierelor: direct din cele de mai sus rezultă că aplicațiile și fișierele se deschid mult mai repede și timpul de pornire al computerului va scădea dramatic. Eșecuri și securitate: Timpul dintre eșecuri crește considerabil și securitatea tranzacțiilor crește prin îmbunătățirea curățării datelor și nu există nicio variație a performanței atunci când unitatea este completă sau goală. Ștergerea fișierelor este, de asemenea, mai sigură, deoarece odată șterse fizic, fișierele sunt complet nerecuperabile. Energie: va necesita un consum mai mic de energie și producție de căldură. Zgomot: deoarece nu există elemente mecanice, producția de zgomot va fi zero. Greutate și rezistență: prin reducerea componentelor și dimensiunilor mecanice, greutatea lor este mai mică, iar rezistența la șocuri este mult mai bună.

Dezavantaje ale unui SSD

• Viață utilă: aceste unități au, în general, o viață mai puțin utilă decât discurile tradiționale. Aceasta este relativă la intensitatea utilizării acestora și la tehnologia de fabricație. Preț: Costul pe GB este considerabil mai mare decât discurile tradiționale. Astfel, găsim discuri cu capacitate mult mai mică la prețuri mai mari. Capacitate de stocare: hard disk-urile există încă pe piață cu o capacitate de stocare mai mică decât unitățile mecanice. Nu din cauza limitărilor hardware (de vreme ce cu ceva timp în urmă, a fost publicat faptul că Nimbus Data plănuia să construiască un SSD de 100 TB), ci din cauza costurilor acestora. Recuperare date: Așa cum s-a discutat în avantaje, SSD-urile șterg fișierele permanent, iar acest lucru este și un dezavantaj dacă ceea ce dorim este să recuperăm fișiere șterse. În ciuda acestui fapt, tehnologia TRIM ne oferă o oportunitate în acest sens. Eșecuri catastrofale: în timp ce discurile mecanice se degradează treptat și putem vedea, SSD-urile eșuează fără avertisment, iar această eroare este totală și finală. Deci, vom pierde fișierele aproape complet în siguranță. Sarcini de întreținere: În acest caz, aceste sarcini sunt foarte dăunătoare pentru un hard disk. Defragmentarea unui SSD nu are sens, dar nu este recomandat să configurați o parte din spațiu în memoria virtuală. Acest proces îl determină să poarte și mai mult.

Dacă doriți să cunoașteți toate detaliile despre hard disk-urile mecanice vă recomandăm articolul nostru:

În acest fel, vom finaliza explicația noastră despre ce este un SSD și cum funcționează. Ți-a fost util? Aveți întrebări? ?