▷ Vad är ssd, hur fungerar det och vad är det för?

Hårddiskar, eller bättre sagt, hårddiskar eller SSD: er är här för att stanna. Nästan alla användare som köper ny utrustning kan hitta en lagringsenhet av denna typ inuti. Men vad är egentligen en SSD och hur fungerar det ? I den här artikeln kommer vi att prata i detalj om detta elektroniska element och vad det är som skiljer det från de välkända HDD-hårddiskarna.

Innehållsindex

Från några år och framåt har vi haft turen att uppleva stora förändringar i våra datorer. Först var flerkärniga processorer och deras arkitektur. Detta ledde till att utrustningen blev snabbare och snabbare, förbättrade grafikkort, RAM. Men det fanns fortfarande en enorm flaskhals i vårt team och det var ingen annan än hårddisken. Med hela datorn full av integrerade kretsar hade vi fortfarande ett mekaniskt element inuti.

Så det skulle vara värdelöst att ha en extremt snabb processor om tillgången till datainnehållet var riktigt långsam. Av detta och andra skäl fick den digitala lagringsindustrin arbeta och därmed sänka kostnaderna för att skapa den nya typen av enheter. När dess kostnader minskade, gjorde kapaciteten att lagra data också, och dess tillförlitlighet.

Idag har vi detta element redan praktiskt standardiserat och vanligt i all ny utrustning. Och till ett relativt överkomligt pris. Om du vill ha en snabb dator måste du ha en av dessa för ditt operativsystem. Så låt oss se vad dessa SSD-enheter handlar om.

Vad är en SSD

Solid state-enheten eller SSD (solid state-enheten) är en lagringsenhet för data som är baserad på användning av icke-flyktigt minne eller vanligtvis kallat flashminne. Således byter de magnetiska skivorna på traditionella hårddiskar.

Dessa blixtminnen, efterföljare av den gamla EEPROM, tillåter läs- och skrivoperationer för flera minnesplatser i samma operation, vilket ökar hastigheten jämfört med EEPROM-minnen, som bara kunde läsa en minnecell i varje operation.

Användning av flashminne innebär användning av chips för att lagra minne. Genom att eliminera de rörliga delarna på en vanlig hårddisk kommer vi att öka dess åtkomst och skrivhastighet avsevärt.

Under 2010 tog dessa rapporter ytterligare ett steg, vilket var det som verkligen ledde till att tillverkningskostnaderna sänktes och därför användarnas tillgänglighet för dessa. Och det är användningen av NAND-dörrar för att tillverka dessa blixtminnen.

En av de mest slående funktionerna i en NAND-logikport (OCH eller inverterad Y) är att den kan behålla data inuti även när strömmen har stängts av.

Dessa NAND-grindar tillverkas med flytande grindtransistorer, vilket är ett föremål där bitar lagras. När det gäller RAM-minnen behöver dessa transistorer en kontinuerlig strömförsörjning för att bibehålla sitt tillstånd och inte i blixtminnen. När en flytande grindtransistor laddas har den en 0 inuti, och när den lossas har den en 1.

Dessa minnen är organiserade i matrisform, som i sin tur bildas av en serie på varandra följande NAND-grindar. Vi kallar det kompletta matrisblocket och raderna som utgör matrisen kallas sidor. Var och en av dessa rader har en lagringskapacitet mellan 2 KB och 16 KB. Om varje block har 256 sidor kommer vi att ha en storlek mellan 256 KB och 4 MB.

Skillnad mellan SSD och RAM

Med detta är det första som kommer att tänka på RAM-minne. Som vi vet, används denna typ av minne för att leverera data och program till processorn. När vi stänger av en dator är RAM-minnet helt tomt till skillnad från SSD-enheter.

Skillnaden ligger i användningen av NAND-grindar. Dessa logiska element lagrar det sista elektriska tillståndet inuti och förblir även utan strömförsörjning.

Tillverkningsteknologier

I grunden har det funnits två lagringstekniker för tillverkning av dessa enheter. Det började experimentera med RAM-baserade enheter. Detta krävde ett element som ständigt förde dem med energi för att inte förlora data.

På grund av dessa begränsningar skrotades DRAM-tekniken i dessa enheter med utseendet på NAND-grindar med icke-flyktig lagring. Detta är den som för närvarande används och det finns tre olika tillverkningstekniker:

SLC eller individuell nivåcell

Med denna metod är det möjligt att lagra en bit data för varje minnecell. Konstruktionen är tillverkad av individuella kiselskivor med vilken du får ett tunt minneschip och en enda lagringsnivå. Dessa chips har fördelarna med en högre datatillgångshastighet, större livslängd och mindre energiförbrukning. Å andra sidan har de en lägre minneskapacitet, så det kommer att bli nödvändigt att bygga ett större antal suggor, vilket ökar deras byggkostnad.

Dess tillverkning för tillfället är begränsad till industriella och serverklustermiljöer där lagringskvaliteten måste vara överlägsen.

MLC eller flernivåcell

Denna tillverkningsmetod är precis motsatsen till den föregående. Varje minneskip tillverkas genom att stapla kiselskivor för att bilda ett enda flernivåchip. När det gäller fördelarna med större lagringskapacitet per chip är det möjligt att lagra två bitar för varje cell, vilket gör totalt 4 olika tillstånd. Och också en billigare tillverkningskostnad.

Som nackdelar citerar vi precis motsatsen än i föregående fall: långsammare åtkomst och chips med mindre hållbarhet.

TLC eller trippelnivåcell

I detta fall lyckas tillverkningsprocessen implementera 3 bitar för varje cell, vilket gör att upp till 8 tillstånd kan lagras. Tillverkningspriset är billigare och tillgången på innehåll mindre effektiv. De är därför de billigaste enheterna att skaffa, men med en celllivslängd begränsad till cirka 1000 skrivare.

TRIM-teknik

Ett ämne som väntar på SSD-lagringsenheter är just deras hållbarhet. Minneceller försämras för varje skrivning och radering som görs till dem, detta orsakar hårt använda enheter att snabbt försämras vilket leder till filintegritetsfel och filförlust.

Processen att ta bort filer från en SSD är ganska komplex. Vi kan skriva innehåll på radnivå, men vi kan bara ta bort på blocknivå. Detta innebär att om det finns användbara filer i detta block utöver de som måste raderas, kommer detta också att raderas.

För att förhindra att giltiga filer raderas, bör dessa filer tas och sparas i en ny rad, radera sedan blocket och skriv om giltiga data där de fanns tidigare. Konsekvensen av all denna process är en ytterligare nedbrytning av minnecellerna genom att behöva göra extra skrivningar och raderingar.

Som svar på detta uppstår tekniker som TRIM. TRIM tillåter kommunikation mellan operativsystemet och lagringsenheten så att det är själva systemet som säger SSD-uppgifterna att det måste raderas. När vi raderar data i Windows raderas inte data fysiskt utan får i stället äganderätten till att de inte används. Detta gör det möjligt att minska skrivprocesserna och fysisk radering av minnecellerna. Från Microsoft har den här tekniken implementerats sedan Windows 7.

Fysiska komponenter i en SSD-enhet

När det gäller komponenterna i en SSD-enhet kan vi nämna tre kritiska element:

Controller: är processorn som ansvarar för att administrera och hantera operationerna som utförs på NAND-minnesmodulerna.

Cache: Även i denna typ av enheter finns det en DRAM-minneenhet för att påskynda processen för dataöverföring från enheten till RAM och processorn.

Kondensator: Kondensatorer har funktionen att upprätthålla dataintegritet när det är plötsliga strömavbrott. Om det finns data i rörelse på grund av en nedskärning, tack vare kondensatorerna kommer det att vara möjligt att lagra dessa data för att undvika förlust.

Anslutningsteknologier

SATA

Vanliga SSD: er har samma anslutningsteknik som vanliga hårddiskar, det vill säga att de använder en SATA 3-port för att ansluta dessa till moderkortet. På detta sätt kommer vi att ha en överföring på 600 MB / s.

PCI-Express

Men det finns en annan ännu snabbare anslutnings- och kommunikationsteknik som heter NVMe. Med hjälp av denna metod kommer enheterna att vara direkt anslutna till PCI-Express expansionsplatserna på vårt moderkort. På detta sätt är det möjligt att uppnå överföringshastigheter på upp till 2 GB / s vid läsning och 1, 5 GB / s skriftligt.

Såsom är normalt har dessa hårddiskar inte det typiska 2, 5-tums rektangulära inkapslingsformatet, men ser ut som expansionskort som kapturer eller kylfria grafikkort.

M.2

Detta är den nya kommunikationsstandarden som är avsedd att ersätta SATA-typen på medellång och kort sikt. Den använder både SATA- och NVMe-kommunikationsprotokoll. Dessa enheter är direkt anslutna till en specifik port på moderkortet. På detta sätt undviker vi att ockupera PCI-E-platser och vi kommer att ha specifika portar. Denna standard har inte hastigheten för PCI-E men den är mycket högre än SATA och det finns redan enheter från alla tillverkare till måttliga priser.

Aspekter att ta hänsyn till en SSD

När vi köper en SSD måste vi veta både dess fördelar och nackdelar, och om vårt system är lämpligt.

Filsystem

Som vi har sett är hanteringen av en SSD-enhet ganska annorlunda än vad vi såg för vanliga hårddiskar. Det är därför traditionella filsystem hade behov av att uppdatera sin interna driftsstruktur för att passa dessa enheter. Om inte, skulle det orsaka en snabb nedbrytning av enheterna som förkortar deras liv drastiskt.

NTFS

Ett tydligt exempel är Windows-filsystemet. En av de första optimeringarna som implementerades, eftersom Windows Vista skulle rätt anpassa partitionen till systemet. Detta gjorde det möjligt att behöva utföra extra läs- och skrivoperationer, eftersom organisationen av sektorer skiljer sig åt i mekaniska enheter och SSD.

I senare versioner från Windows 7 implementerar systemen förbättringar för SSD: er som att inaktivera fildefragmenteraren, Superfetch-tjänsten, ReadyBoost och införandet av TRIM-kommandot för att förlänga SSD: s livslängd.

Fördelar med en SSD över en mekanisk disk

• Läs / skriv: Betydande ökning av grundläggande operationer genom att eliminera mekaniska komponenter. Det är mest uppskattande och betydande kännetecken. Öppning av applikationer och filer: direkt från ovan följer att applikationerna och filerna öppnas mycket snabbare och datorns starttid kommer att sjunka dramatiskt. Fel och säkerhet: Tiden mellan fel ökar avsevärt och säkerheten för transaktioner ökar genom att förbättra rengöringen av data och det finns ingen variation i prestanda när enheten är full eller tom. Att ta bort filer är också säkrare, eftersom filer fysiskt har tagits bort helt och hållet om de inte har tagits bort. Energi: det kommer att kräva mindre energiförbrukning och värmeproduktion. Buller: eftersom det inte finns några mekaniska element kommer brusproduktionen att vara noll. Vikt och motstånd: genom att minska de mekaniska komponenterna och storleken är deras vikt mindre och motståndet mot stötar mycket bättre.

Nackdelar med en SSD

• Nyttjandeperiod: dessa enheter har i allmänhet mindre livslängd än traditionella skivor. Detta är i förhållande till användningsintensiteten som ges till dessa och till tillverkningstekniken. Pris: Kostnaden per GB är betydligt högre än traditionella diskar. Så vi hittar mycket mindre kapacitetsskivor till högre priser. Lagringskapacitet: Hårddiskar finns fortfarande på marknaden med mindre lagringskapacitet än mekaniska enheter. Inte på grund av hårdvarubegränsningar (eftersom det för en tid sedan publicerades att Nimbus Data planerade att bygga en 100 TB SSD) utan på grund av kostnaden för dessa. Dataåterställning: Som diskuterats med fördelarna tar SSD: er bort filer permanent, och det är också en nackdel om det vi vill är att återställa raderade filer. Trots detta ger TRIM-tekniken oss en möjlighet i detta avseende. Katastrofala fel: medan mekaniska skivor gradvis försämras och vi kan se det, misslyckas SSD: er utan varning och detta fel är totalt och slutgiltigt. Så vi kommer att förlora filerna nästan helt säkert. Underhållsuppgifter: I detta fall skadar dessa uppgifter mycket hårddisken. Defragmentering av en SSD är inte vettigt, men det rekommenderas inte att konfigurera en del av utrymmet till virtuellt minne. Denna process gör att den sliter ännu mer.

Om du vill veta alla detaljer om mekaniska hårddiskar rekommenderar vi vår artikel:

Med detta avslutar vi vår förklaring om vad en SSD är och hur den fungerar. Har det varit bra för dig? Har du några frågor? ?