Kietojo kūno diskų klasifikacija ir architektūra SSD

Kietojo kūno diskas (SSD) yra novatoriška saugojimo terpė, kuri naudojasi kietojo kūno elektroninės atminties mikroschemų masyvais duomenų saugojimui.Šis įrenginys pirmiausia susideda iš dviejų pagrindinių komponentų: valdymo bloko ir saugojimo bloko, dažnai įtraukiantis „Flash“ ir „Dram“ lustus, kad būtų padidintas našumas.SSD sklandžiai tapo įvairių sričių dalimi dėl jų universalumo tvarkant skirtingus poreikius ir pripažintą patikimumą, pabrėždami jų vaidmenį sprendžiant įvairius saugojimo iššūkius.

Katalogas

Suprasti kietojo kūno diskus

Kietojo kūno diskai (SSD) sukėlė revoliuciją duomenų saugojimą, todėl pasižymi nepaprastai patobulinimu, palyginti su tradiciniais standžiojo disko diskais (HDD), atsižvelgiant į našumą, ilgaamžiškumą ir energijos vartojimo efektyvumą.Šie diskai naudoja kietojo kūno atminties lustus, skirtingai nuo mechaninių komponentų, esančių HDD.Šis straipsnis gilinasi į įvairius SSD aspektus, įskaitant jų tipus, vystymosi istoriją, architektūrą, palyginimą su HDD, pranašumais ir trūkumais, kartu pateikiant išsamią jų besikeičiančio vaidmens šiuolaikinėse technologijose analizę.

Skirtingų rūšių kietojo kūno diskai

Kietojo kūno diskai (SSD) yra suskirstyti į kategorijas pagal jų laikymo terpę, kuri apima „Flash“ atmintį, DRAM ir kylančias technologijas, tokias kaip 3D XPoint.Kiekvienas SSD tipas suteikia aiškių pranašumų ir programų, todėl jie yra tinkami skirtingai aplinkai ir naudojimui.

„Flash“ atmintyje pagrįsti SSD

Dažniausia SSD, „Flash“ atminties diskų forma, naudoja „Nand Flash“ lustus saugojimui.Šie diskai yra įvairių formų, tokių kaip nešiojamųjų kompiuterių standžiieji diskai, mikro diskai, atminties kortelės ir USB „Flash“ diskai.„Flash“ pagrįsti SSD turi pranašumą dėl perkeliamumo ir duomenų išsaugojimo net tada, kai mažinama energija.Jie plačiai naudojami asmeniniame skaičiavime, vartotojiškoje elektronikoje ir mobiliuosiuose įrenginiuose.„Flash“ atmintis yra įvairių tipų, tokių kaip SLC (vieno lygio ląstelė), MLC (kelių lygių ląstelė), TLC (trigubo lygio ląstelė) ir QLC (keturkojo lygio ląstelė).Tai skiriasi atsižvelgiant į rašymo ištvermę, o SLC siūlo ilgiausią gyvenimo trukmę, po to seka MLC, TLC ir QLC.Aukštos kokybės SSD gali pasiūlyti patikimumą, kuris ypač pranoksta tradicinius mechaninius standžiuosius diskus.

DRAM pagrįsti SSD

DRAM pagrįsti SSD naudoja dinaminę atsitiktinės prieigos atmintį (DRAM) kaip savo laikymo terpę.Šie diskai yra skirti aukštos kokybės programoms ir paprastai naudojami įmonių nustatymuose.DRAM pagrįsti SSD, dažnai integruoti į PCIE ar pluošto kanalų sąsajas, teikia labai greitai nuskaitymo ir rašymo greitį, tačiau reikalingas nepriklausomas maitinimo šaltinis, kad būtų užtikrintas duomenų saugojimas praradus energiją.Nepaisant to, kad siūlomi beveik begaliniai rašymo ciklai, jų paraiška yra gana ribota dėl didelių sąnaudų ir specializuotų naudojimo atvejų.

3D xpoint pagrįsti SSD

„3D Xpoint“ technologija, kurią sukūrė „Intel“ ir „Micron“, sukuria naują atminties klasę, sujungusią ir „Dram“, ir „Nand Flash“ charakteristikas.„3D Xpoint“ pagrįsti SSD siūlo ypač mažą skaitymo delsą ir didelę ištvermę, tačiau išlaidos išlieka per didelės, ribojančios jų naudojimą daugiausia aukščiausios klasės duomenų centruose ir entuziasto lygio skaičiavimams.Nors šie diskai nėra tokie tankūs kaip tradicinė „Nand Flash“, jie siūlo neprilygstamą našumą ir ilgaamžiškumą.

Kietojo kūno diskų evoliucija ir transformacija

Kietojo kūno diskų kūrimą galima atsekti keliais etapais duomenų saugojimo istorijoje.Į 1956 m. IBM pristatė pirmąjį kietąjį diską ir pagal 1968 m, „Winchester“ sąvoka Technologija padėjo padengti pagrindą šiuolaikiniams standžiojo disko diskams.Atsirado pirmasis kietojo kūno diskas 1989 m, bet tik tik tada 2006 m kad prasidėjo SSD Norėdami pamatyti pagrindinį naudojimą su „Samsung“ išleidimu 32 GB SSD užrašų knygelėms.Iki vėlyvo 2000 m., Tokios įmonės kaip „San Sandisk“ ir „Toshiba“ reikšmingai prisidėjo prie SSD rinkos, pastumdamos pajėgumus ir rezultatus į naujas aukštumas.2010 m. „Micron“ išleido „SATA 6GBPS“ sąsajos SSDS pažymėjo skaitymo ir rašymo greitį, o Renice paleido pirmąjį „MSATA SSD“, atidarydamas duris ypač nešiojamam skaičiavimui.Kaip 2013, „Samsung“ įvedė „VNAND 3D Flash“ atmintį sustiprino SSD kaip komponentą saugojimo technologijoje.

Kietojo kūno diskų struktūra

Vidinė „Flash“ pagrįstų SSD struktūra yra gana paprasta, tačiau labai efektyvi.SSD yra statomi aplink spausdintą plokštę (PCB), kur yra valdymo lustas, talpyklos lustas ir „Flash“ atminties lustai.

Valdiklis

Valdiklis yra SSD širdis, atsakinga už duomenų srauto valdymą tarp „Flash“ atminties ir išorinių sąsajų.Valdiklių našumas skiriasi, nes gamintojai, tokie kaip „Marvell“, „Sandisk“ ir „Intel“, siūlantys specializuotus lustus.Geras valdiklis optimizuoja duomenų pasiskirstymą per „Flash“ ląsteles ir tvarko sudėtingus algoritmus, skirtus nusidėvėjimo išlyginimui ir klaidų pataisai, pažymėtai, darant įtaką bendram disko greičiui ir ilgaamžiškumui.

Talpykla

Talpyklos atmintis naudojama laikinai saugoti duomenis, perduodamus tarp valdiklio ir „Flash“ atminties.Aukštos kokybės SSD apima greitą talpyklos atmintį, kuri padeda pagerinti skaitymo ir rašymo našumą.Tačiau kai kurie pigesni SSD gali praleisti šią funkciją, todėl sumažėja našumas, ypač scenarijuose, susijusiame su mažais failų perdavimais.

„Flash“ atmintis

Didžiąją vietos SSD PCB erdvės vietą užima „Nand Flash“ atminties mikroschemos.Šie lustai suskirstyti į kategorijas pagal jų sugebėjimą saugoti duomenis skirtingais formatais, tokiais kaip SLC, MLC, TLC ir QLC.„Flash“ atminties pasirinkimas daro įtaką disko patvarumui ir greičiui, o SLC siūlo aukščiausią ištvermę ir našumą.Įmonių lygio SSD dažnai naudoja „EMLC“ („Enterprise MLC“) kaip vidurinį vietą tarp vartotojo lygio MLC ir SLC, užtikrinant geresnius našumą ir patvarumą verslo programoms.

Skirtumai tarp kietojo kūno diskų ir kietojo disko diskų

Kietojo kūno diskai (SSD) vis dažniau užfiksavo saugojimo sprendimų akiratį, siūlo nepaprastas našumas ir skirtingos funkcijos, išskiriančios jas iš tradicinių standžiojo disko diskų (HDD).Nors SSDS ir HDDS laikosi panašių sąsajos standartų ir dažnai laikosi 2,5 colių formos faktoriaus, jų siūlomi našumo naudos ir apribojimai yra gana įvairūs.

Kol Kietojo kūno diskai ir standusis diskas diskai atlieka tą pačią pagrindinę funkcijąDuomenų saugojimasjų technologijos ir našumas.SSD naudoja „Flash“ atmintį ar DRAM, todėl jie yra daug greitesni, lengvesni ir efektyvesni nei HDD, kurie priklauso nuo verpimo diskų ir mechaninių skaitymo/rašymo galvučių.SSD neturi judančių dalių, mažindami jų jautrumą žaloms dėl lašų ir virpesių.Tačiau SSD yra brangesni nei HDD, o jų saugojimo pajėgumai paprastai yra mažesni, nors daugiapakopių saugyklų pažanga laikui bėgant stabiliai padidėjo.Be to, duomenų atkūrimas iš SSD gali būti sudėtingesnis, jei gedimas, nes nėra mechaninio disko, kuris būtų išgelbėtas.

Kietojo kūno diskų pranašumai

Pagrindiniai SSD pranašumai atsiranda dėl jų greičio, patikimumo ir energijos vartojimo efektyvumo.SSDS siūlo žymiai greitesnį skaitymo ir rašymo greitį, palyginti su HDD, o šiuolaikiniai NVME SSD pasiekia 4000 MB/s greitį, žymiai pranokdami tradicinius mechaninius diskus.Judančių dalių nebuvimas reiškia, kad SSD yra atsparūs šokui ir vibracijai, todėl jos yra idealios naudoti nešiojamuose įrenginiuose ir aplinkoje, kuriai būdinga fizinis stresas.

Greitis ir našumas

Kietojo kūno diskai (SSD) suteikia puikų patobulinimą prieigos prie duomenų ir apdorojant duomenis, palyginti su tradiciniais mechaniniais diskais.Naudodamiesi patobulinta „Flash“ atminties technologija, SSDS pasiekia įspūdingą skaitymo/rašymo greitį su beveik instantų ieškojimo laikais, o tai padidina sklandų atsitiktinės prieigos užduočių tvarkymą.Įtikinamas pavyzdys yra NVME SSD, galintis perduoti duomenis greičiu, viršijančiu 4000 MB/s, ir aptarnaujančios programas, kuriose reikalaujama reikalaujančių našumo, ypač gerai.

Patvarumas ir atsparumas

SSDS projektavimas, bet kokių mechaninių dalių negaliojančiose dalyse, suteikia padidintą atsparumą fiziniam poveikiui, pavyzdžiui, smūgiams ir lašams.Ši savybė žymiai sumažina duomenų praradimo tikimybę, užtikrinant pasitikėjimą asmenims, kurie teikia pirmenybę patikimam duomenų išsaugojimui.Profesionaliose srityse, kuriose duomenų vientisumo palaikymas turi didelę reikšmę, toks atsparumas yra ypač vertinamas.

Efektyvumas ir ramybė

SSD sunaudoja mažiau energijos nei tradiciniai kietojo disko diskai (HDD), nes jie neturi verpimo diskų ar motorizuotų komponentų, susijusių su HDD.Šis sumažinimas lemia mažesnį energijos naudojimą, o tai naudingas energijos taupymui tiek nešiojamuose įrenginiuose, tiek plačiuose duomenų centruose.Be to, judančių dalių nebuvimas užtikrina tylų veikimą, padidindamas individualią patirtį nustatymuose, kai vertinamas triukšmo mažinimas.

Operacinis universalumas

SSDS išlieka funkcionalūs plačios temperatūros spektre, paprastai nuo –10 iki 70 laipsnių Celsijaus, todėl jie yra tinkami įvairioms eksploatavimo sąlygoms.Jų mažas dydis ir mažas svoris dar labiau sustiprina jų pritaikomumą, leisdami lengvai įtraukti į daugybę prietaisų.Praktiškai šis universalumas palaiko daugybę programų, pradedant nuo vartojimo elektronikos ir baigiant pramoninėmis sistemomis.

Kietojo kūno diskų apribojimai

Nepaisant daugybės jų pranašumų, SSD vis dar susiduria su keliais apribojimais.Vienas iš pagrindinių rūpesčių yra jų kaina, nes SSD yra brangesni vienam gigabaitui, palyginti su HDD.Be to, „Flash Memory“ turi ribotą skaičių rašymo ir ištrynimo ciklų, dėl kurių nerimaujama dėl jų ilgaamžiškumo, ypač aukšto rašymo aplinkoje.Tačiau šiuolaikiniai SSD yra sukurti su nusidėvėjimo algoritmais ir kitomis strategijomis, skirtomis sušvelninti šias problemas.Kitas trūkumas yra mažesnė SSD saugojimo talpa, nors tai gerėja, kai tobulinama saugojimo technologijos, tokios kaip TLC, QLC ir būsimos PLC atminties mikroschemos, patobulinimai.

Sandėliavimo galimybių iššūkiai

Visada besikeičiančioje duomenų saugojimo srityje SSDS buvo matomi pajėgumų dėl MLC, TLC ir QLC technologijų pažangos.Nepaisant šių pelno, jų galimybės vis dar atsilieka nuo tradicinių HDD siūlomų plačių horizontų.Šis skirtumas tampa pastebimas tiems, kurie ieško didelių erdvių, kad būtų galima pritaikyti didelės skiriamosios gebos daugialypės terpės failus ar išplėstines programinės įrangos programas.Tobulėjant „Nand Flash“ technologijoms, pramonė tebėra pusiausvyros tarp tankio didinimo ir patikimumo užtikrinimo - iššūkis, kurį pripažino patyrę specialistai, kai jie naršo lūkesčiais ir apribojimais.

Ištvermės apribojimai rašymo/ištrinimo operacijose

Gerai atpažinta SSD kliūtis yra jų ištvermė, dažnai apibūdinama pagal programos/ištrinimo (P/E) ciklus.SSD, naudojant 34Nm ir 25 nm „Flash“ atmintį, tipiniai gyvenimo trukmės yra atitinkamai apie 5000 ir 3000 p/e ciklų.Šis apribojimas tampa ypač aplinkoje, kurioje yra intensyvūs rašymo reikalavimai, pavyzdžiui, duomenų centrai, kai patikimas saugojimas sudaro operacijų pagrindą.Nors norint išplėsti gyvenimo trukmę, naudojami dėvėjimo lygių algoritmai ir klaidų taisymo metodai, pastebimiems pažangoms pasiekti išlieka sudėtinga techninė siekis.

Ekonominiai sumetimai, susiję su gebėjimu

Žvelgiant iš ekonominės perspektyvos, SSDS nurodo didesnę gigabaito kainą, palyginti su HDD, tai veiksnys, darantis įtaką sąnaudų jautrių vartotojų ir įmonių sprendimams, atsižvelgiant į didelio masto priėmimą.2021 m. Pradžioje buvo pastebėtas kontrastas, kai 256 GB SSD buvo maždaug 40 USD, tuo tarpu 1 TB versija buvo apie 100 USD.Daugelis mano, kad padidėjusios išlaidos yra pateisinamos, atsižvelgiant į pagerintą SSD greitį ir efektyvumą, ir tai rodo, kad tai yra daugiau investicija į vertę, o ne tik išlaidas.Kai gamybos išlaidos ir toliau mažėja ir masto ekonomija tampa ryškesnė, SSDS gali tapti finansiškai patrauklesni, o tai gali pakeisti elgesį rinkoje ir įvaikinimo tendencijas.

Išvada

Kietojo kūno diskai yra transformacinė technologija duomenų saugojimo srityje.Nors jie siūlo daugybę pranašumų, palyginti su tradiciniais standžiojo standžiojo disko diskais, tokiais kaip greitesnis našumas, didesnis patikimumas ir energijos vartojimo efektyvumas, jų didesnės kainos ir pajėgumų apribojimai vis dar kelia iššūkius.Tobulėjant technologijoms, tikimasi, kad SSD taps dar prieinamesnės ir pajėgios, todėl jie bus kertinis tiek vartotojų, tiek įmonių saugojimo sprendimų akmuo.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Ar SSD yra geresni nei HDD?

Taip, SSD paprastai yra geresni nei HDD dėl jų judančių dalių trūkumo.Tai daro juos patikimesnius ir mažiau linkusius į nesėkmes.SSD sunaudoja mažiau galios, todėl nešiojamuose kompiuteriuose ilgesnis akumuliatoriaus veikimo laikas.Jie taip pat teikia greitesnę prieigą prie duomenų, o HDD naudoja daugiau energijos, ypač pradedant.

2. Koks yra kietojo kūno disko tikslas?

Kietojo kūno diskas (SSD) naudojamas duomenims saugoti panašiai kaip kietojo disko įrenginys (HDD), tačiau greitesniu greičiu ir be judančių dalių.SSD naudojami ilgalaikiam duomenų saugojimui ir dažniausiai randami kompiuteriuose, nešiojamuose kompiuteriuose ir kituose įrenginiuose, jungiančiuose per standartines sąsajas, tokias kaip IDE ar SATA.

3. Ar 256 GB SSD yra geresnis nei 1 TB HDD?

Tai priklauso nuo jūsų poreikių.256 GB SSD yra daug greitesnis nei 1 TB HDD, suteikiantis greitesnį įkrovos laiką ir programų paleidimą.Tačiau 1 TB HDD siūlo daugiau vietos saugyklai.Jei prioritetą suteikiate greičiui ir našumui, SSD yra geresnis pasirinkimas;Jei jums reikia daugiau saugyklų, HDD gali jums labiau tikti.

4. Ar SSD verta investuoti?

Absoliučiai.SSD yra verti, ypač norint paleisti jūsų operacinę sistemą ir programas, kurioms reikia greitos prieigos.SSD greičio padidinimas, kaip ir „Samsung 850 EVO 250 GB“, gali pagerinti bendrą našumą ir patirtį.

5. Ar SSD žlunga?

SSD gali žlugti, tačiau jie tai daro skirtingai nei HDD.Nors HDD žlunga dėl mechaninių problemų, SSD laikui bėgant blogėja nuo pakartotinių rašymo ciklų.Kiekvienas rašymo operacija sumažina atminties ląstelių gyvenimo trukmę, tačiau tinkamai naudodamasi, dauguma SSD gali trukti ilgus metus be problemų.

6. Kodėl SSD yra brangesni nei HDD?

SSD yra brangesni, nes naudoja pažangias technologijas.Užuot saugoję duomenis apie magnetinius diskus, jie priklauso nuo „Flash“ atminties lustų, kurie siūlo greitesnį greitį, mažesnį energijos suvartojimą ir triukšmą.Didesnės išlaidos yra dėl naujesnės technologijos, nors kainos stabiliai mažėja.