Що таке SSD і як він працює

1. Що таке SSD?
2. Що знаходиться всередині SSD?
3. пам'ять:
4. контролер:
5. Тимчасове сховище інформації (Cache, Кеш):
6. Принцип роботи SSD
7. Схожі статті про відновлення даних:
8. Схожі статті про відновлення даних:

SSD (Solid State Drive) - давно не новий товар на ринку комплектуючих для ПК, але його популярність продовжує стрімко зростати з кожним днем. Буде корисно дізнатися що з себе представляє SSD, що знаходиться всередині цього, не механічного пристрою, що запам'ятовує, як він працює і в чому різниця між SSD і HDD.

Сучасні SSD - це відмінний варіант на заміну традиційним обертовим жорстких дисків, які в свою чергу є основним засобом зберігання інформації останні 50-60 років. Даний диск, SSD, виявився не таким вже й перспективним, коли справа доходить до конкуренції швидкості роботи між ним і комп'ютерним процесором. Він все ще залишається позаду, коли мова заходить про надання обмеженою затримки для доступу до даних.

З іншого боку, SSD зробив значну спробу конкурувати з тією невеликою затримкою, якою володіють різні процесори, однак він все ще відстає від них. Проте, твердотільні накопичувачі є перевагою, якщо порівнювати їх з жорсткими дисками. Звичайні HDD - це обертові магнітні диски, використовувані для зберігання даних, таких як файли операційної системи, музика, фільми, ігри та багато чого іншого. Жорсткий диск - дешевий варіант сховища інформації і основним його недоліком є ​​те, що він повільний.

Якщо говорити про походження SSD, то можна вважати що першими прототипами були лампові комп'ютери, в яких застосовувалися конденсатори для зберігання інформації.

Зміст статті:

Що таке SSD?

SSD (твердотілих або твердотільний диск) - незалежне пристрій, що використовує флеш-пам'ять для зберігання інформації.

Що знаходиться всередині SSD?

SSD - це інтегральна схема, яка використовується для зберігання даних. Електронний інтерфейс SSD сумісний з інтерфейсами введення / виведення, використовуваними жорсткими дисками. Ви можете запросто поміняти свій старий HDD на новий SSD протягом декількох хвилин за умови, що ви маєте необхідні для цього знаннями. Без рухомих частин в своєму пристрої вони працюють швидше, здатні переживати удари і падіння. Навіть якщо Ви випадково упустили такий диск на підлогу, він продовжить працювати і не буде пошкоджений.

пам'ять:

Ранні версії SSD засновані на енергозалежною пам'яті DRAM, яка забезпечувала більш низьку затримку, ніж в HDD. Єдиний недолік полягав в тому, що дані не могли бути збережені в пам'яті диска при відсутності джерела живлення. Було це в 2009 році, коли тільки впровадили твердотільні накопичувачі на основі незалежної пам'яті NAND, які сприяли значному поширенню SSD. Нехай вони і повільніше тих, основа яких - DRAM, вони все ще здатні випереджати по продуктивності звичайні жорсткі диски. Найбільша перевага полягає в тому, що дані зберігаються незайманими навіть у випадку відключення живлення.

Пам'ять NAND складається з осередків транзистора з плаваючим затвором, які зберігають заряджене стан при відсутності джерела живлення. Плаваючі затвори містять електрони, а заряджену стан представлено двійковим розрядом 0 і вирядженим станом 1. Двійковий біт 0 представляє дані, що зберігаються в пам'яті NAND. Осередки присутні в сітці, відомої як блок. Окремий рядок в блоці називається сторінкою і підтримує розміри 2К, 4К, 8К і 16К. Кожен блок містить 128-256 сторінок, тому приблизний його розмір варіюється від 256Кб до 4Мб.

NAND Flash - це однорівнева комірка (SLC), яка зберігає тільки один двійковий біт в одному транзисторі з плаваючим затвором, і багаторівневої осередку (MLC), яка зберігає два біти. Зрозуміло, що у останнього більше ємності для зберігання, але він істотно дорожче і при цьому зношується швидше. Флеш-пам'ять MLC типу NAND дешевше, ніж SLC і використовується в твердотільних накопичувачах промислового класу, які вимагають більшого обсягу пам'яті. Єдиний їхній недолік - більш швидкий знос.

контролер:

Відповідає за то як дані зберігаються у флеш-пам'яті. Він розроблений для різних завдань і може бути розділений на дві групи:

• 1) Для середовищ з невеликим робочим циклом (флеш-накопичувачі, SD-карти, камери і т.д.),
  в яких безперервне читання або запису інформації не потрібно.
• 2) Великий робочий цикл, що вимагає безперервних операцій читання або запису в пам'яті диска.

Flash-контролер виступає в ролі посередника між носієм і комп'ютером. Це вбудовані процесор, який відповідає за продуктивність SSD. Кожен раз, коли комп'ютер хоче отримати доступ до флеш-пам'яті для виконання операції читання або запису, контролер починає виконання своїх завдань.

Одним із завдань контролера є управління осередками флеш-пам'яті. Ефективна обробка осередків вкрай необхідна, оскільки SSD підтримують величезну кількість циклів читання і запису (близько 10.000). Було б дуже розумно створити щось, що гарантувало б рівномірний (однакове) використання всіх осередків, що дозволило б продовжити термін служби флеш-носія. В іншому випадку деякі осередки стануть непрацездатними, а інші і зовсім не були б використані на протязі всієї служби диска. Виробники використовують метод, відомий як знос, щоб упевнитися в рівномірної деградації носія, програмуючи контролер так, щоб той рівномірно використовував всі свої наявні ресурси.

Інша, призначена контролера, завдання - збір та утилізація сміття. У цьому процесі, коли операція запису завершена для кожного блоку пам'яті, контролер перевіряє блоки для сторінок, які в подальшому будуть потрібні комп'ютеру для роботи. Далі він копіює ці сторінки в новий блок, заповнює його новими даними і видаляє існуючий (відомий як блок Stale).

Ще одна з функцій контролера - управління критичними операціями, такими як введення коду виправлення помилок (ЕСС), який є бітової послідовністю збережених даних і сприяє відновленню інформації в разі пошкодження. Корисною функцією виявиться те, що контролер здатний відображати биті сектора у флеш-пам'яті, викликані відповідним ушкодженням SSD. Це можуть бути як логічні помилки в секторах, які можна відновити, так і фізичні ушкодження диска, що представляють собою повністю зламані елементи пам'яті, виправити які неможливо. Контролер використовує ЕСС для виконання операції Scrubbing (очищення) пам'яті, яка включає в себе сканування і відновлення пошкоджених даних в різних ділянках ресурсів накопичувача.

Відновлення SSD - складна задача, якщо порівнювати її з HDD, але і це не виявиться перешкодою, якщо ви володієте необхідними для цього знаннями. Прочитати детальніше про відновлення SSD ви можете перейшовши за цим засланні .

Тимчасове сховище інформації (Cache, Кеш):

Невелика кількість енергозалежною пам'яті DRAM функціонує як кеш для зберігання даних про стабілізацію зносу носія і для підтримки каталогу розміщених блоків. Це суттєво підвищує продуктивність SSD і в той же час збільшує споживання енергії.

Принцип роботи SSD

Якщо говорити простою мовою, всередині вашого SSD є транзистори, які в свою чергу вибудовані в певній послідовності. Спочатку всім цим елементам встановлюється значення 1 (розряджений). Коли починається збереження операції, ток починає протікати через весь ланцюжок транзисторів і значення деяких змінюється на 0, оскільки саме в них відбувається збереження даних. У сітці кожен перетин рядків і стовпців називається осередком.
Вона складається з двох транзисторів:

• 1) Перший - керуючий.
• 2) Другий - плаваючий.

Струм тече через плаваючий затвор, а електрони надходять в керуючий канал. Таким чином виникає позитивний заряд, що перериває потік електричного струму. Аналогічним чином ми можемо мати унікальний шаблон 1s і 0s, застосовуючи правильні значення напруги.

Схожі статті про відновлення даних:

Схожі статті про відновлення даних: