W informatyce, a SSD (angielski dysku SSD ) lub SSD , dyski SSD , statyczne półprzewodników płyt lub po prostu dysk półprzewodnikowy w Quebecu , jest sprzęt komputerowy do przechowywania danych w pamięci flash .
Termin półprzewodnikowy oznacza, że materiał ten składa się z pamięci półprzewodnikowych do stanu półprzewodnikowego , w przeciwieństwie do starszej technologii dysków twardych, na których dane są zapisywane na nośniku magnetycznym w szybkim ruchu obrotowym.
Bez ruchomych części mechanicznych dysk SSD jest znacznie mocniejszy niż dysk twardy ; Rzeczywiście, tace tych ostatnich coraz częściej są w szkle od 2003 r. (Choć nadal bardzo często ze stopów aluminium), ale przede wszystkim ze względu na to, że technologia ta polega na mechanicznej interakcji między elementami magazynowymi (tacami) a elementami dostępowymi (głowice odczytu / zapisu), nawet lekkie wstrząsy mogą doprowadzić do zarysowania powierzchni magnetycznej lub pogorszenia się elementów dostępowych, a tym samym do utraty danych lub nawet trwałej awarii. Z drugiej strony dyski SSD nie mają ruchomych części, co zapewnia im znacznie większą odporność na wstrząsy i wibracje. Dyski SSD przewyższają również dyski twarde pod względem wydajności (przepustowość, znikome opóźnienia , zużycie energii).
Jednak dyski SSD mają również wady w porównaniu z dyskami twardymi:
Trend, który pojawił się około 2010 roku na komputerach stacjonarnych, polega na instalowaniu systemu operacyjnego na dysku SSD o średniej pojemności, a dane osobiste na podobnie drogim dysku twardym o pojemności od dziesięciu do dwudziestu razy większej. (W przypadku laptopów można sparować wewnętrzny dysk SSD z zewnętrznym dyskiem twardym, a nawet wymienić przestarzały napęd optyczny na dodatkowy dysk).
Od 2013 roku pojemności dysków SSD bardzo się zmieniły; w 2016 roku możemy znaleźć 4 TB . W 2016 roku dostępnych jest 16 TB w cenie zarezerwowanej dla wymagających profesjonalistów.
Główną zaletą w stosunku do konwencjonalnych dysków twardych jest brak:
Kiedy pojawiły się dyski SSD, większość dysków twardych 3,5 "miała prędkość obrotową od 5400 do 7200 obr / min , średnio około 4,2 ms opóźnienia , a średni czas wyszukiwania wynosił najczęściej od 8 do 12 ms dla ogólnodostępnego dysku twardego; co daje w sumie średni czas dostępu od 12 do 16 ms . Ten średni czas dostępu niewiele się zmienił w ciągu dziesięciu lat, pomimo ewolucji pojemności, podczas gdy prędkości mikroprocesorów , pamięci RAM , kart graficznych i innych ściśle elektronicznych komponentów głównych komputer osiągnął znaczny postęp.
Użycie pamięci flash praktycznie eliminuje ten problem z czasem dostępu, ponieważ jest on rzędu 0,1 ms . Szybkość reakcji komputera jest zatem znacznie zwiększona, a dyski SSD są prawie zawsze szybsze niż dyski twarde pod względem przepustowości. Tak więc wiele najnowszych modeli dysków SSD w formacie SATA ma prędkości odczytu i zapisu większe niż 500 MB / s , podczas gdy najszybsze dyski twarde rzadko przekraczają 200 MB / s . Różnica jest jeszcze wyraźniejsza w przypadku dysków SSD w formacie PCI-Express, które bez ograniczeń interfejsem SATA mogą osiągać prędkości kilku GB na sekundę .
Uwagi te muszą jednak zostać uzupełnione dwoma punktami:
Dyski SSD stały się bardziej demokratyczne, ponieważ ich cena spadła wraz ze wzrostem pojemności. Na początku sprzedaży dysków SSD ich bardzo mała pojemność, początkowo 4,8 GB, a następnie 16 GB, utrudniała zainstalowanie najnowszego systemu Windows związanego z asortymentem podstawowego oprogramowania. Ponadto system Windows XP nie był przeznaczony dla dysków SSD, a jego konstrukcja sięgała ponad sześć lat przed ich efektywnym wyglądem. Windows Vista zarządzał dyskami SSD trochę lepiej i miał funkcję ReadyBoost , która pozwoliła na użycie tych małych dysków SSD oprócz dysku twardego. Następnie dyski SSD miały wystarczającą pojemność, aby pomieścić niedawny nieograniczony system Windows po akceptowalnej cenie. Rozwiązaniem preferowanym przez specjalistów IT i użytkowników zainteresowanych optymalizacją wydajności stało się skojarzenie w ramach tej samej konfiguracji dysku SSD dla systemu i dysku twardego (lub więcej) do przechowywania. Metoda ta pozostała elitarna ze względu na konieczny zakup co najmniej dwóch jednostek magazynowych, z których jedna charakteryzowała się niskim stosunkiem pojemności do ceny; zdemokratyzował się dopiero wraz ze znacznym spadkiem cen dysków SSD, początkowo wyposażając wysokiej klasy stacjonarne komputery PC, a następnie stopniowo rozszerzył się na wieże i laptopy średniej klasy.
Gigabajt za 1 € został osiągnięty we Francji wcześnie wrzesień 2011, w ramach ograniczonej oferty promocyjnej. Spadek trwał: wlistopad 2012średnia cena wyniosła ± 0,7 € / GB , a następnie ± 0,5 € / GB wGrudzień 2013 , a następnie ± 0,33 € / GB wstyczeń 2016w modelach 1 TB w TLC .
W maju 2015 Sandisk ogłosił 6 TB SSD , bardziej przeznaczony dla serwerów komputerowych.
W marcu 2016 roku firma Seagate ogłosiła dysk SSD o szybkości 10 GB / s , a Samsung - dysk SSD o pojemności ponad 15 TB w formacie 2,5 cala (6,35 cm ).
Najpopularniejsze modele mają ten sam format, co 2,5-calowy dysk twardy z interfejsem SATA (100 × 69,85 mm ), taki jak te instalowane w laptopach, a także mają zasilacz SATA, a także złącze SATA III .
Urządzenia o formacie 2,5 cala mogą wymagać użycia adaptera w gnieździe przeznaczonym dla formatu 3,5 cala (8,89 cm ), jeśli jest zainstalowany w stacjonarnej jednostce centralnej komputera.
Istnieją dwie wysokości: 7 lub 9,5 mm, a także adaptery 9,5 mm do dysków SSD o grubości 7 mm , często w presspahn .
Aby przepływ nie był już ograniczany przez interfejs SATA, pojawiły się podpory SSD w postaci kart lub pasków podłączanych bezpośrednio do płyty głównej za pomocą złącza PCI Express (jak dodatkowa karta), mającego jako nowe ograniczenie prędkość Gniazda PCI-E, to znaczy 4 Gio / s dla PCI-3 x4 i 8 Gio / s dla PCI-4 x4 . Pozwala to niektórym dyskom SSD przekroczyć próg GiB / s, podczas gdy interfejs SATA jest ograniczony do 600 Mio / s dla najnowszej generacji (SATA III), a nawet 300 Mio / s dla interfejsu SATA II , który pozostaje powszechny na starszych maszynach.
Dyski SSD PCI Express są zwykle wykonane z kontrolera RAID łączącego od dwóch do ośmiu modułów SSD umieszczonych bezpośrednio na mapie, zapewniając w ten sposób rozwiązanie RAID pod klucz i bardziej kompaktowe niż karta SATA RAID podłączona do dysków SSD SATA 2,5 lub 3,5 cala (8,89 cm ). Jednak ten typ konfiguracji nie obsługuje jeszcze polecenia Przytnij .
Taka karta to złożenie karty PCIe i karty M.2.
Zewnętrznie karty mSATA dla mini S-ATA nie mają obudowy i dlatego są kompaktowe, ale ich specyfikacje są bardzo zbliżone do tych z SSD w formacie 2,5 cala.
Ich wymiary to 50,8 ± 0,15 mm × 29,85 ± 0,15 mm , ich wysokość różni się w zależności od marki i modelu, więc Kingston UV500 ma 4,85 mm , Samsung 860 evo 1 TB ma 3,85 mm .
Format M.2Format ten jest następcą mSATA, którego wymiary 22 mm × 80 mm są obecnie standardem, ale dostępne są inne:
„Typ” jest tworzony przez konkatenację szerokości i długości.
Przykład: M2 typ 22110 będzie zatem miał wymiary 22 × 110 mm .
Wycięcia „na klucz”Dostępne w dwóch głównych typach, złącza można rozróżnić po nacięciu (wycięciach) zwanym „kluczem”, które służą jako lokalizator magistrali.
Klawisz M + B.
Klawisz M - NVMe
Aby ominąć bardzo wysokie ceny i / lub ograniczone pojemności tych jednostek, a jednocześnie czerpać korzyści z ich zalet, na początku komercjalizacji dysków SSD w Internecie sprzedawano różne egzotyczne rozwiązania, na przykład:
Karta pamięci złożona z modułów DDR i podłączona do PCI .
Moduł RAM podłączony przez SATA .
Adapter karty CompactFlash.
Dysk SSD przechowuje dane w pamięci flash , podobnie jak pamięć flash USB lub karta pamięci . SSD jest zatem nośnikiem pamięci flash podłączanym do komputera, często przez interfejs SATA III , ale jest on stopniowo zastępowany przez interfejs PCI-E , co pozwala na uzyskanie znacznie lepszej wydajności. Ta pamięć flash, rozmieszczona na karcie w kilku modułach, jest kontrolowana przez kontroler, który organizuje przechowywanie i dystrybucję danych w całej pamięci. Dane wymieniane między systemem operacyjnym a pamięcią przechodzą przez pamięć buforową . Dysk SSD działa programowo przez wewnętrzny BIOS, który umożliwia między innymi manipulowanie różnymi parametrami, a także wyświetlanie wielu informacji niedostępnych z poziomu systemu operacyjnego.
Funkcja | SSD | Dysk mechaniczny |
---|---|---|
Losowy czas dostępu | Około 0,1 ms | 2,9 do 12 ms |
Prędkość odczytu / zapisu | Od 27 MB / s do 3 GB / s | Od 12 do 260 MB / s |
IOPS | 8 000 do 3 000 000 (połączenie PCIe, kilka terabajtów) | Zależy od prędkości obrotowej, liczby osi, czasu |
Podział | Brak lub bardzo mały wpływ na wydajność (bezpośredni dostęp do każdej komórki) | Spowalnia dostęp do plików
Zależy od typu systemu plików |
Hałas | Prawie zero (brak ruchomych elementów, czasami słychać delikatny gwizd, znany pod angielską nazwą „ cewka whine (en) ”) | Zmienna w zależności od przemieszczenia głowic odczytujących Z czasem rośnie, w szczególności z powodu fragmentacji |
Luki w zabezpieczeniach | Wrażliwy na liczbę cykli zapisu Przerwy w zasilaniu mogą uniemożliwić odzyskanie urządzenia w niektórych (starszych) modelach |
Wstrząsy i wibracje, wrażliwe na pola magnetyczne |
Skaleczenie | 4,57-6,35 cm (1,8-2,5 ″) dla dysków SSD w formacie SATA (w zależności od modelu)
Zmienny rozmiar dla dysków SSD w formacie PCI-Express |
4,57-6,35-8,89 cm (1,8-2,5-3,5 ″) (w zależności od modelu) |
Masa | Kilkadziesiąt gramów | Około 100 g dla modelu 2,5 cala
Około 650 g dla modelu 3,5 cala |
Dożywotni | Gwarancja producenta od 1 do 10 lat. Gwarantowane cykle zapisu: 10 000 (SLC), 5 000 (MLC) i 1000 (TLC) |
Gwarancja producenta od 2 do 5 lat
Życie bez ograniczeń a priori , ale ograniczone przez kruchość mechaniczną |
Stosunek kosztów do wydajności | Około 0,18 € / GiB ( 2019 ) | Około 0,06 € / GiB ( 2019 ) |
Pojemność przechowywania | Do 30 TB ( Samsung PM1643), od 250 GB do 2 TB dla najpopularniejszych modeli w 2019 r | Do 12 TB , od 2 do 4 TB dla najpopularniejszych modeli w 2019 r |
Konsumpcja | 0,1 do 0,9 W (czuwanie) do 0,9 W (aktywność) | 0,5 do 1,3 W (czuwanie) 2 do 4 W (aktywność) |
Istnieją cztery rodzaje pamięci flash:
Odnośnie wydajności bez pamięci podręcznej:
SLC (komórka jednopoziomowa / 1-bitowa) >> MLC (komórka wielopoziomowa / 2-bitowa) >> TLC (komórka trójpoziomowa / 3-bitowa) >> QLC (komórka czteropoziomowa / 4-bitowa)
Przechowywanie kilku bitów na komórkę pozwala znacznie obniżyć koszty produkcji, ponieważ gęstość jest co najmniej podwojona, ale obniża wydajność, szczególnie w przypadku pisania, i znacznie skraca żywotność ogniw.
W przypadku 50 pamięci nm SLC obsługuje około 100 000 cykli zapisu / kasowania.
MLC ma żywotność rzędu dziesięciu razy krótszą, wahającą się od około 3000 do 10 000 cykli na komórkę, w zależności od modelu.
TLC to technologia o najkrótszej żywotności, obejmująca około 1000 cykli zapisu na komórkę.
QLC to technologia o żywotności porównywalnej z TLC w cyklach zapisu (około 1000 cykli zapisu na komórkę). Doskonale nadaje się do dużych ilości pamięci statycznej (np. Biblioteki wideo lub dyskoteki). Rzeczywiście, pamięć QLC nie jest już oparta na technologii 2D NAND (1 warstwa), ale na technologii 3D NAND (32 kolejne warstwy), co zapewnia większą pojemność. W ten sposób pojawiła się technologia NAND 3D . W przeciwieństwie do 2D NAND, która może przechowywać dane tylko na jednej warstwie, 3D NAND może przechowywać dane na 32 warstwach. Dlatego każda komórka MLC zwiększa się maksymalnie o 2 GB , podczas gdy każda komórka TLC zwiększa się o co najmniej 48 GB . cache wykorzystując część KJZ w SLC (to znaczy tylko jeden bit na komórkę) umożliwia wykonywanie pisze w zamaskowanej czasie, jeżeli są one punktualny.
Wiele dysków SSD jest sprzedawanych z gwarancją producenta na okres od 5 do 10 lat. Nie chroni to przed utratą danych, ale gwarantuje, że w przypadku awarii (jeśli zachowaliśmy dowód zakupu lub zarejestrowaliśmy się przez Internet) zostanie dostarczony nowy dysk SSD o równoważnej charakterystyce, na którym możemy przywrócić jego ostatnią kopię zapasową.
Większość konsumenckich dysków SSD korzysta z pamięci MLC (w 2017 roku to właśnie TLC jest w dużej mierze większością), natomiast pamięć SLC jest zarezerwowana dla dysków SSD z wyższej półki , przeznaczonych głównie do użytku profesjonalnego (firmy, serwery), co stwarza główny problem konsumencki dysk SSD: limit cykli zapisu.
Innodisk, projektant dysków SSD do zastosowań przemysłowych, opatentował technologię iSLC, która zapewnia trwalszą i bardziej niezawodną wydajność niż konwencjonalne pamięci flash NAND MLC, ale przy niższych kosztach. Istnieje również wariant typu MLC, zwany eMLC (dla Enterprise MLC ), który pozwala na większą liczbę cykli zapisu.
Trwałość dysku SSD jest szacowana nieco inaczej niż dysków twardych.
Zasadniczo bierze pod uwagę dwie cechy techniczne:
TBW określa następujący wzór:
Obliczany jest z następujących trzech elementów:
Czasami w niektórych dokumentach pojawia się termin DWPD (z angielskiego Drive Writes Per Day ), który jest innym sposobem wyrażenia TBW. Podczas gdy TBW wyraża maksymalną ilość terabajtów, które można przesłać na dysk SSD w trakcie jego życia, DWPD wyraża maksymalną dzienną liczbę nadpisań całkowitej pojemności dysku SSD. Ta wartość nie zależy od pojemności jednostki SSD rozpatrywanej w przeciwieństwie do TBW.
Ogólnie rzecz biorąc, TBW jest używane w przypadku podstawowych dysków SSD, podczas gdy DWPD jest bardziej zarezerwowane dla profesjonalnych dysków SSD, takich jak te wbudowane w serwery.
DWPD oblicza się na podstawie TBW i okresu gwarancji producenta; definiuje go następujący wzór:
Wzór jest odwracalny, możemy również obliczyć TBW z DWPD i okres gwarancji dysku SSD:
Ostrzeżenie: nie myl Go ( gigabajt ), To ( terabajt ) i Gio ( gibibajt ), Tio ( tebibajt ) ( objaśnienia znajdziesz w sekcji Wielokrotności w artykule o bajtach ).
Inne technologie mogą wpływać na żywotność, np. Czy obsługiwane są elementy sterujące trymowaniem.
Polecenie Trim , dostępne w najnowszych modelach dysków SSD, pozwala nowoczesnym systemom operacyjnym zapobiegać degradacji wydajności w czasie i zapełnieniu każdej partycji. Obsługiwany jest przez następujące systemy operacyjne:
To polecenie ma na celu powiadomienie kontrolera SSD o skasowaniu pliku, który może następnie wymazać wcześniej używane komórki pamięci flash, w tle, w okresach niskiego zapotrzebowania, w celu optymalizacji kolejnych zapisów., Które można następnie wykonać bez konieczności wykonywania wcześniejsze wymazanie narzucone przez technologię pamięci flash.
Technika ta umożliwia również wydłużenie żywotności dysków SSD poprzez obracanie komórek używanych do każdego zapisu - pod warunkiem, że na nośniku pozostanie wystarczająca ilość wolnego miejsca. Rzeczywiście, im bardziej ograniczona jest dostępna przestrzeń magazynowa, tym więcej zapisów będzie wykonywanych często w tych samych komórkach, zmniejszając w ten sposób wydajność tej techniki.
Producent Kingston opracował alternatywną technikę, aby skorzystać z zalet polecenia Trim, nawet w przypadku systemów operacyjnych, które nie są zoptymalizowane pod kątem obsługi nośników SSD i dlatego nie obsługują tego polecenia. Ta technika zwana „ Garbage Collector ” (w języku francuskim „ garbage collector” ) działa na poziomie oprogramowania układowego dysku SSD, niezależnie od systemu operacyjnego .