▷ Kaj je ssd, kako deluje in čemu služi?

Trdi diski ali bolje rečeno, SSD diski ali SSD diski so tu, da ostanejo. Skoraj vsi uporabniki, ki kupujejo novo opremo, lahko najdejo takšno shranjevalno enoto. Toda kaj je v resnici SSD in kako deluje ? V tem članku bomo podrobno govorili o tem elektronskem elementu in kaj ga razlikuje od dobro znanih trdih diskov HDD.

Kazalo vsebine

Že od nekaj let smo imeli srečo, da smo v svojih računalnikih doživeli velike spremembe. Najprej so bili večjedrni procesorji in njihova arhitektura. Zaradi tega je oprema postala hitrejša in hitrejša, izboljšane grafične kartice, RAM. Toda v naši ekipi je bilo še vedno ogromno ozko grlo in ni bilo nič drugega kot trdi disk. S celotnim računalnikom, polnim integriranih vezij, smo v notranjosti še vedno imeli mehanski element.

Zato bi bilo nekoristno imeti izjemno hiter procesor, če bi bil dostop do podatkovne vsebine res počasen. Zaradi tega in drugih razlogov je industrija digitalnih pomnilnikov začela delovati in posledično nižati stroške za ustvarjanje te nove vrste enot. Ker so se njegovi stroški zniževali, se je zvišala tudi sposobnost shranjevanja podatkov in tudi njegova zanesljivost.

Danes imamo ta element praktično standardiziran in običajen v vsej novi opremi. In to po razmeroma dostopni ceni. Če želite hiter računalnik, morate imeti enega od teh za svoj operacijski sistem. Pa si poglejmo, za kaj gre pri teh SSD diskih.

Kaj je SSD

SSD (SSD) je naprava za shranjevanje podatkov, ki temelji na uporabi nehlapnega pomnilnika ali običajno imenovanega bliskovnega pomnilnika. Tako nadomestite magnetne diske tradicionalnih trdih diskov.

Ti bliskovni pomnilniki, nasledniki starega EEPROM-a, omogočajo operacije branja in pisanja na več pomnilniških mestih v isti operaciji, s čimer se poveča hitrost v primerjavi s pomnilniki EEPROM, ki lahko v vsaki operaciji preberejo samo eno pomnilniško celico.

Uporaba bliskovnega pomnilnika vključuje uporabo čipov za shranjevanje pomnilnika. Z odstranitvijo premikajočih se delov običajnega trdega diska bomo znatno povečali njegov dostop in hitrost pisanja.

Leta 2010 so ta poročila naredila še en preskok, ki je resnično privedel do zniževanja proizvodnih stroškov in s tem uporabnikov. Za izdelavo teh bliskovnih pomnilnikov je uporaba vrat NAND.

Ena najbolj presenetljivih značilnosti logičnega vrat NAND (AND ali obrnjeno Y) je ta, da lahko hrani podatke v sebi, tudi ko je napajanje prekinjeno.

Ta vrata NAND so narejena s pomočjo tranzistorjev s plavajočimi vrati, ki so predmet, v katerem so shranjeni bitji. V primeru pomnilnika RAM ti tranzistorji potrebujejo neprekinjeno napajanje za vzdrževanje stanja in ne v bliskovnih pomnilnikih. Ko je tranzistor s plavajočim vratom napolnjen, ima v notranjosti 0, pri razkladanju pa 1.

Ti spomini so organizirani v matrični obliki, ki jo nato tvori vrsta zaporednih vrat NAND. Pokličemo celoten blok matrice, vrstice, ki sestavljajo matrico, pa imenujemo strani. Vsaka od teh vrstic ima prostor za shranjevanje med 2 KB in 16 KB. Če ima vsak blok 256 strani, bomo imeli velikost med 256 KB in 4 MB.

Razlika med SSD in RAM

S tem je prva stvar, ki nam pade na pamet, pomnilnik RAM. Kot vemo, se ta vrsta pomnilnika uporablja za dovajanje podatkov in programov v procesor. Ko izklopimo računalnik, je pomnilnik RAM popolnoma prazen, za razliko od SSD pogonov.

Razlika je v uporabi vrat NAND. Ti logični elementi shranijo zadnje električno stanje v notranjost in ostanejo tudi brez napajanja.

Proizvodne tehnologije

Za izdelavo teh naprav sta v osnovi obstajali dve tehnologiji shranjevanja. Začelo se je z eksperimentiranjem s pogoni na osnovi RAM-a. To je zahtevalo element, ki jim je nenehno oskrboval z energijo, da ne bi izgubili podatkov.

Zaradi teh omejitev je bila tehnologija DRAM v teh enotah odstranjena s pojavom vrat NAND z nehlapljivim pomnilnikom. Trenutno se uporablja tri različne tehnologije izdelave:

SLC ali posamezna nivojna celica

S to metodo je mogoče shraniti en bit podatkov za vsako pomnilniško celico. Njena konstrukcija je narejena iz posameznih silikonskih rezin, s katerimi dobite tanek spominski čip in eno raven shranjevanja. Prednosti teh čipov so večja hitrost dostopa do podatkov, večja življenjska doba in manjša poraba energije. Po drugi strani imajo nižjo pomnilniško zmogljivost, zato bo treba sestaviti večje število svinj, s čimer se bodo povečali njihovi stroški gradnje.

Njegova izdelava je za zdaj omejena na industrijska in strežniška grozdna okolja, kjer mora biti kakovost shranjevanja boljša.

MLC ali večstopenjska celica

Ta način izdelave je ravno nasproten od prejšnjega. Vsak pomnilniški čip je izdelan z zlaganjem silikonskih rezin, ki tvorijo en sam večstopenjski čip. Kar je med njegovimi prednostmi večje zmogljivosti shranjevanja na čip, je mogoče za vsako celico shraniti dva bita, kar pomeni skupno 4 različna stanja. Pa tudi cenejši proizvodni stroški.

Kot slabosti navajamo ravno nasprotno kot v prejšnjem primeru: počasnejši dostop in čipi z manjšo vzdržljivostjo.

TLC ali tristopenjska celica

V tem primeru proizvodnemu procesu uspe izvesti 3 bite za vsako celico, kar omogoča shranjevanje do 8 stanj. Proizvodna cena je cenejša, dostop do vsebine pa manj učinkovit. So torej najcenejše enote, ki jih lahko pridobimo, vendar je njihova življenjska doba omejena na približno 1000.

TRIM tehnologija

Predmet, ki čaka v SSD shranjevalnih enotah, je ravno njihova trajnost. Pomnilniške celice se razgradijo za vsako pisanje in brisanje, ki se izvaja na njih, to povzroči, da se močno uporabljeni pogoni hitro razgradijo, kar vodi do okvar integritete datotek in izgube datotek.

Postopek brisanja datotek s SSD je precej zapleten. Vsebino lahko pišemo na ravni vrstic, lahko pa izbrišemo le na ravni blokov. To pomeni, da če obstajajo uporabne datoteke v tem bloku poleg tistih, ki jih je treba izbrisati, bodo tudi te izbrisane.

Da preprečite brisanje veljavnih datotek, jih je treba vzeti in shraniti v novo vrstico, nato izbrisati blok in nato znova napisati veljavne podatke tam, kjer so bili prej. Posledica tega procesa je nadaljnja degradacija pomnilniških celic z dodatnimi zapisi in izbrisi.

Kot odgovor na to nastajajo tehnologije, kot je TRIM. TRIM omogoča komunikacijo med operacijskim sistemom in shranjevalno enoto, tako da sam sistem sporoča podatke SSD, ki jih mora izbrisati. Ko izbrišemo podatke v operacijskem sistemu Windows, se podatki fizično ne izbrišejo, temveč namesto tega pridobijo lastništvo nad tem, da se ne uporabljajo. To omogoča zmanjšanje procesov pisanja in fizičnega brisanja pomnilniških celic. Pri Microsoftu se ta tehnologija uporablja že od sistema Windows 7.

Fizične komponente pogona SSD

Glede komponent SSD pogona lahko omenimo tri kritične elemente:

Krmilnik: je procesor, odgovoren za upravljanje in upravljanje operacij, ki se izvajajo na pomnilniških modulih NAND.

Predpomnilnik: Tudi v tej vrsti enot je pomnilniška naprava DRAM, ki pospeši postopek prenosa podatkov iz enote v RAM in procesor.

Kondenzator: Kondenzatorji imajo funkcijo ohranjanja celovitosti podatkov, kadar pride do nenadnih izpadov električne energije. Če pride do gibanja podatkov zaradi reza, bo mogoče s pomočjo kondenzatorjev shraniti te podatke, da se prepreči izguba.

Povezovalne tehnologije

SATA

Običajni SSD-ji imajo enako tehnologijo povezave kot običajni trdi diski, to pomeni, da za priključitev na matično ploščo uporabljajo vrata SATA 3. Na ta način bomo imeli prenos 600 MB / s.

PCI-Express

Obstaja pa še ena hitrejša tehnologija za povezavo in komunikacijo, imenovana NVMe. S to metodo bomo enote neposredno priključili na PCI-Express razširitvene reže na naši matični plošči. Na ta način je mogoče doseči hitrost prenosa do 2 GB / s pri branju in 1, 5 GB / s v pisni obliki.

Kot je običajno, ti trdi diski nimajo značilne 2, 5-palčne pravokotne oblike kapsulacije, ampak izgledajo kot razširitvene kartice, kot so zajemalci ali brezžične grafične kartice.

M.2

To je nov komunikacijski standard, namenjen srednje- in kratkoročni nadomestitvi vrste SATA. Uporablja tako SATA kot NVMe komunikacijske protokole. Te enote so neposredno povezane z določenim pristaniščem, ki se nahaja na matični plošči. Na ta način se izognemo zasede PCI-E slotov in imeli bomo določena vrata. Ta standard nima hitrosti PCI-E, vendar je precej višji od SATA in že obstajajo pogoni vseh proizvajalcev po zmernih cenah.

Vidiki SSD-ja

Pri nakupu SSD moramo poznati njegove prednosti in slabosti in če je naš sistem primeren.

Datotečni sistemi

Kot smo videli, se upravljanje SSD pogona precej razlikuje od tistega, ki smo ga videli pri običajnih trdih diskih. Zato so morali tradicionalni datotečni sistemi posodobiti svojo notranjo operacijsko strukturo, da bodo ustrezali potrebam teh pogonov. Če je ne bi, bi to povzročilo hitro degradacijo enot, ki bi jim močno skrajšala življenjsko dobo.

NTFS

Jasen primer je datotečni sistem Windows. Ena prvih optimizacij, ki so bile izvedene, saj naj bi Windows Vista pravilno uskladil particijo s sistemom. To je omogočilo izvajanje dodatnih operacij branja in pisanja, ker je organizacija sektorjev v mehanskih enotah in SSD različna.

V kasnejših različicah sistema Windows 7 sistemi izvajajo izboljšave za SSD diske, kot so onemogočanje defragmenterja datotek, storitev Superfetch, ReadyBoost in uvedba ukaza TRIM za podaljšanje življenjske dobe SSD-ja.

Prednosti SSD-ja nad mehanskim diskom

• Preberi / napiši: znatno povečanje osnovnih operacij z odpravo mehanskih sestavnih delov. Njegova najpomembnejša in najpomembnejša lastnost. Odpiranje aplikacij in datotek: neposredno iz zgoraj navedenega sledi, da se aplikacije in datoteke odpirajo veliko hitreje, čas zagona računalnika pa se bo dramatično zmanjšal. Napake in varnost: Čas med okvarami se znatno poveča in varnost transakcij se poveča z izboljšanjem čiščenja podatkov in ni nobenih sprememb v učinkovitosti, ko je enota polna ali prazna. Tudi brisanje datotek je varnejše, saj so datoteke, ko jih fizično izbrišemo, popolnoma neizterljive. Energija: zahtevala bo manjšo porabo energije in proizvodnjo toplote. Hrup: ker ni mehanskih elementov, bo proizvodnja hrupa enaka nič. Teža in odpornost: z zmanjšanjem mehanskih komponent in velikosti je njihova teža manjša, odpornost na udarce pa veliko boljša.

Slabosti SSD-ja

• Uporabna življenjska doba: Na splošno imajo te enote manj življenjske dobe kot običajni diski. To je sorazmerno intenzivnosti uporabe, ki je dana tem in proizvodni tehnologiji. Cena: Stroški za GB so precej višji od klasičnih diskov. Tako najdemo veliko manjše diske z zmogljivostjo po višjih cenah. Zmogljivost shranjevanja: Trdi diski še vedno obstajajo na trgu z manjšo kapaciteto pomnilnika kot mehanski pogoni. Ne zaradi strojnih omejitev (saj je pred časom izšlo, da je Nimbus Data nameraval zgraditi 100 TB SSD), ampak zaradi njihovih stroškov. Obnovitev podatkov: Kot je opisano v prednostih, SSD diski trajno izbrišejo datoteke in tudi to je pomanjkljivost, če želimo obnoviti izbrisane datoteke. Kljub temu nam tehnologija TRIM v tem pogledu ponuja priložnost. Katastrofalne okvare: medtem ko se mehanski diski postopoma razgrajujejo in to lahko opazimo, SSD diski brez opozorila odpovedo in ta napaka je popolna in dokončna. Tako bomo datoteke izgubili skoraj popolnoma varno. Naloge vzdrževanja: V tem primeru so te naloge trdega diska zelo škodljive. Defragmentacija SSD-ja nima smisla, vendar ni priporočljivo, da del prostora konfigurirate na virtualni pomnilnik. Ta postopek povzroči, da se še bolj obrabi.

Če želite vedeti vse podrobnosti o mehanskih trdih diskih, priporočamo naš članek:

S tem zaključujemo svoje razlago o tem, kaj je SSD in kako deluje. Vam je bilo koristno? Imate kakšna vprašanja? ?