Solid State Drives (SSD-uri ) devin rapid stocarea preferată de computer pentru sistemele de operare și aplicații. Le veți găsi pe cele mai recente laptopuri, telefoane, tablete și chiar console.
Cu performanțe și durabilitate excelente, aceste unități fac o adevărată explozie, dar ce este exact un SSD?
Cum funcționează hard disk-urile (HDD) tradiționale
Pentru a înțelege ce face SSD-urile diferite, trebuie să întoarcem scurt ceasul înapoi și să ne uităm la hard disk-urile (HDD) tradiționale. Un HDD era tipul standard de unitate pe care l-ai găsi în aproape toate computerele până de curând.
În interiorul HDD-ului, veți găsi unul sau mai multe discuri rotative numite „plate”. Fiecare platou este împărțit în piste și sectoare. Platourile sunt de obicei realizate fie din aluminiu, fie din sticlă și sunt acoperite cu material magnetic.
Suprafața platoului conține miliarde de zone individuale, fiecare reprezintă un singur bit de date. Zona poate fi magnetizată sau demagnetizată, reprezentând un unu sau un zero.
Pe măsură ce platourile care se învârtesc se mișcă cu mii de rotații pe minut, capete minuscule de citire-scriere atașate de brațele oscilante plutesc la un fir de păr deasupra platoului citind sau scriind pe unitate.
Unitățile de hard disk sunt dispozitive incredibil de complicate, cu multe părți mobile mici, precise și fragile. Este o minune modernă că funcționează la fel de bine ca ei.
Cum funcționează o unitate SSD
SSD-urile au mai multe în comun cu dispozitivele semiconductoare precum CPU-uri și RAM decât hard disk-urile. SSD-urile și HDD-urile acționează ambele ca dispozitive de stocare, dar SSD-urile funcționează într-un mod foarte diferit.
În interiorul unui SSD obișnuit, veți găsi doar cipuri de computer. Există cipul de control al SSD-ului, care gestionează cum și unde sunt stocate datele, dar cea mai mare parte a unui SSD constă din cipuri de memorie flash.
Memoria flash este o memorie „nevolatilă”. Memoria volatilă, cum ar fi RAM, nu persistă atunci când alimentarea este oprită - datele stocate acolo dispar. În schimb, cu memoria nevolatilă (cum ar fi SSD-urile sau unitățile USB), datele tale persistă chiar și atunci când alimentarea este oprită. Acesta este motivul pentru care unitățile USB sunt denumite și „unități flash”!
SSD-urile moderne (și majoritatea unităților flash USB și a cardurilor de memorie) folosesc un tip de memorie flash numită memorie flash NAND. Este numit după unul dintre tipurile de porți logice pe care le puteți face într-un microcip. În memoria NAND, există „celule” care pot păstra diferite niveluri de încărcare electrică. Măsurând nivelul de încărcare dintr-o celulă de memorie, puteți spune dacă reprezintă un unu sau un zero. Pentru a schimba conținutul unei celule, pur și simplu modificați nivelul de încărcare din interiorul acesteia..
Există multe variații diferite ale tehnologiei în lumea memoriei NAND. De exemplu, este posibil să fi văzut unele SSD-uri Samsung etichetate „V-NAND” sau „vertical” NAND. Aici celulele de memorie sunt stivuite vertical, permițând mai multă capacitate de stocare în aceeași amprentă de siliciu. 3D NAND de la Intel este, de asemenea, mai mult sau mai puțin aceeași tehnologie.
Tipuri de SSD-uri și interfețe
SSD-urile vin într-o varietate de factori de formă și de tipuri de memorie flash NAND. Aceasta determină performanța maximă a unui SSD, precum și prețul acestuia.
Tipuri de memorie flash
Toate flash-urile NAND nu sunt la fel pentru densitatea datelor și performanță. Vă veți aminti din discuția noastră de mai sus că SSD-urile stochează date ca sarcini electrice în interiorul celulelor de memorie.
Dacă o celulă stochează doar un singur bit de date, se numește SLC sau memorie de celulă cu un singur nivel. Memoria MLC (celulă cu mai multe niveluri) și TLC (celulă cu trei niveluri) stochează doi și, respectiv, trei biți de date per celulă. Memoria QLC (celula cu patru niveluri) o duce la patru biți pe celulă.
Cu cât puteți stoca mai multe biți de date într-o singură celulă, cu atât mai ieftin poate fi SSD-ul dvs. sau cu atât mai multe date puteți stoca în același spațiu. Pare o idee grozavă, dar datorită modului în care funcționează SSD-urile, unitățile mor mai repede atunci când folosesc o metodă de stocare pe mai mulți biți. Memoria SLC este cel mai performant și mai durabil tip de NAND cu o durată de viață lungă. Cu toate acestea, este și cel mai scump de departe și se găsește numai în unitățile de ultimă generație.
Ca atare, majoritatea SSD-urilor pentru consumatori folosesc MLC sau TLC și folosesc metode speciale pentru a prelungi durata de viață utilă cât mai mult posibil. Vom aborda problema uzurii SSD-ului puțin mai târziu în acest articol, sub dezavantajele tehnologiei.
Factori de formă SSD
SSD-urile vin sub diferiți factori de formă. Un „factor de formă” este pur și simplu forma fizică a dispozitivului și standardul de conectare la care se conformează. Deoarece SSD-urile au fost concepute inițial pentru a înlocui HDD-urile, primele dispozitive destinate desktop-urilor consumatorilor au fost destinate să fie introduse acolo unde erau înainte hard disk-urile.
Aici intră în imagine designul SSD SATA de 2,5 inchi. Puteți pur și simplu să scoateți unitatea actuală de hard disk a laptopului de 2,5 inchi și să conectați unul dintre aceste SSD-uri..
SSD-ul din această carcasă nu are nevoie de tot acest spațiu, dar avea sens perfect, deoarece laptopurile și majoritatea desktop-urilor moderne au deja locașuri pentru unități de 2,5 inchi și conectori SATA pe plăcile de bază. De asemenea, puteți achiziționa adaptoare care vă permit să plasați o unitate de 2,5 inchi în locașul de 3,5 inchi al unui desktop.
Pe lângă faptul că ocupă spațiu inutil, aceste unități de 2,5 inchi au fost limitate la 600 MB/s, deoarece aceasta este limita interfeței SATA 3.
Standardul mSATA (mini-SATA) rezolvă problema de spațiu. mSATA avea din punct de vedere fizic aceeași formă, dimensiune și conector ca standardul de card PCI Express Mini, dar cele două tipuri de carduri sunt incompatibile electric.
Standardul mSATA a fost acum înlocuit cu standardul M.2. SSD-urile M.2 pot fi SATA sau PCIe, in functie de placa si combinatia placii de baza.
Cartele M.2 pot fi, de asemenea, cu două fețe, cu componente pe ambele părți, iar lungimea lor variază. Este întotdeauna important să vă asigurați că placa de bază a computerului este compatibilă cu SSD-ul M.2 pe care doriți să îl utilizați!
SSD-urile NVMe utilizează standardul Non-Volatile Memory Express, care este modul în care computerul poate accesa memoria SSD utilizând PCIe, care este mai frecvent utilizat pentru plăcile grafice. PCIe are o lățime de bandă mult mai mare decât SATA, permițând memoriei SSD rapide să își atingă potențialul maxim.
Avantajele SSD-urilor
Există multe motive pentru care SSD-urile devin rapid standardul în tehnologia de stocare. În timp ce unele probleme timpurii i-au ținut departe de lumea computerelor obișnuite pentru o perioadă, acum sunt în punctul în care le putem recomanda oricui. Chiar și cei ultimele console de jocuri video folosesc acum SSD. Iată principalele puncte forte care au condus SSD-urile spre popularitatea lor actuală.
SSD-urile sunt rapide
Cea mai rapidă unitate de disc mecanică la nivel global, Seagate Mach.2 Exos 2X14, poate atinge rate de transfer susținute de 524 MB/s. Este aproape la fel de rapid ca un SSD SATA 3, dar unitatea mecanică tipică pe care o veți găsi în computere în zilele noastre poate atinge undeva între 100 MB/s și 250 MB/s dacă vă uitați la gama superioară a pieței. .
SSD-urile M.2 PCIe tipice, cum ar fi cele găsite în laptopurile de gamă medie, oferă 2,5 până la 3,5 GB/s. Cele mai recente SSD-uri PCIe M.2 se apropie de 8 GB/s, ceea ce este o cantitate uluitoare de date. Vitezele de scriere secvențială sunt de obicei puțin mai mici decât vitezele de citire, dar datele zboară într-un ritm extraordinar în ambele direcții..
Nu este vorba doar despre viteze de transfer. Hard disk-urile mecanice au nevoie de timp pentru a învârti platourile și pentru a muta capetele unităților la locul lor. Găsirea locului potrivit pe platou pentru o solicitare de date este cunoscută sub numele de „timp de căutare”. Pentru SSD, acel număr de latență este efectiv zero.
SSD poate citi instantaneu date din orice locație din celulele sale de memorie și chiar poate face acest lucru în paralel. Indiferent de felul în care îl tăiați, SSD-urile se află într-un univers de performanță diferit chiar și de cele mai bune hard disk-uri mecanice, indiferent de modul în care îl tăiați.
Când actualizați HDD-ul unui computer la un SSD, aveți timpi de pornire mult mai rapidi și o capacitate de răspuns foarte rapidă a sistemului. Pur și simplu pentru că procesorul nu trebuie să aștepte niciodată date de pe unitățile de stocare. Este o modalitate fantastică de a da o viață nouă unui vechi sistem Windows.
SSD-urile sunt durabile
SSD-urile sunt la fel de durabile ca orice altă componentă solidă, cum ar fi un procesor sau RAM, fără părți mobile. Cu excepția cazului în care o supratensiune le distruge, acestea ar trebui să funcționeze pe termen nelimitat sau cel puțin atâta timp cât computerul vă rămâne util. Memoria flash este, de asemenea, foarte rezistentă la deteriorarea impactului, spre deosebire de hard disk-urile care sunt ușor distruse dacă cad, mai ales când platourile se rotesc.
Această durabilitate le face perfecte pentru laptopuri și de aceea ultrabook-urile precum Apple MacBook Air, iMac și alți membri ai familiei de computere Mac au SSD-uri integrate de înaltă performanță.
„Durabilitatea” în acest caz nu se referă la fenomenul de uzură a SSD-ului, pe care îl acoperim în lista de dezavantaje de mai jos.
SSD-urile nu suferă de fragmentare
Fragmentările datelor reprezintă o problemă reală pe HDD-uri. Se întâmplă atunci când date noi sunt scrise în primul spațiu disponibil de pe unitate. Așadar, un anumit fișier sau un set de fișiere asociate ar putea avea datele împrăștiate în toată zona plăcii fizice a unității.
Acest lucru distruge vitezele de citire secvențiale și adaugă o mulțime de timp de căutare, deoarece capetele unității zboară peste tot pentru a găsi toate părțile unui fișier. SSD-urile, datorită naturii lor, nu suferă de fragmentare. Nu înseamnă că fișierele nu sunt fragmentate. Doar că nu contează pentru că nu există părți în mișcare și nu există timp pentru a vorbi..
Defragmentarea duce la uzură inutilă a unității. Dacă doriți să aflați puțin mai multe despre fragmentarea SSD, citiți Ar trebui să defragmentați un SSD?
SSD-urile sunt silențioase
Discurile hard sunt zgomotoase! Zumzetul motorului, zgomotul discului, sunetele de clicuri ale capetelor de unitate care se mișcă înainte și înapoi – acesta a fost zgomotul de fundal pentru utilizatorii de computere de-a lungul deceniilor.
SSD-urile, în schimb, nu fac deloc zgomot. Acesta ar putea părea un avantaj banal, dar componentele zgomotoase ale computerului sunt enervante. În unele cazuri de utilizare, cum ar fi computerele utilizate pentru înregistrarea sunetului, nivelurile de sunet sunt critice. Au existat hard disk-uri scumpe cu montaje și design speciale care au încercat să reducă zgomotul HDD-urilor, dar cu SSD-urile, problema este complet rezolvată.
De aceea putem avea acum un computer precum Apple M1 MacBook Air, care nu are ventilatoare și nici un hard disk mecanic. Întregul computer este solid și, prin urmare, nu face niciun fel de zgomot!
SSD-urile sunt mici și eficiente
SSD-urile ocupă mult mai puțin spațiu decât HDD-urile și au nevoie de mult mai puțină putere pentru a funcționa. Aceasta înseamnă că putem avea computere, tablete, smartphone-uri și alte dispozitive electronice mai mici și mai subțiri, care necesită unități rapide de stocare nevolatile.
SSD-urile pot trece aproape în întregime în stare de repaus atunci când nu sunt utilizate și, spre deosebire de HDD-urile, pot trece aproape instantaneu în modul de înaltă performanță. Luat în ansamblu, consumul de energie SSD este deosebit de important pentru a obține o viață mai bună a bateriei de la computerele mobile și alte gadgeturi care le folosesc. Dispozitivele electromecanice au nevoie pur și simplu de mai multă energie decât dispozitivele cu stare solidă pentru a funcționa.
SSD-urile pot micșora dimensiunile de instalare
SSD-urile pot reduce dimensiunile de instalare ale unor aplicații, în special jocuri video. Când aplicațiile se bazează pe fluxul de date în memorie rapid, dezvoltatorii pot duplica informații în mai multe locații de pe platoul HDD. Acest lucru reduce timpul de căutare, deoarece capetele unității sunt întotdeauna aproape de o copie a datelor de care are nevoie. Este un truc inteligent, dar vine în detrimentul spațiului de stocare.
Aplicațiile concepute pentru SSD-uri nu trebuie deloc să facă acest lucru. Deoarece SSD-ul nu are practic nicio latență și poate citi imediat datele de oriunde de pe unitate, trebuie să fie prezentă o singură copie a datelor..
Console precum PlayStation 5 au arătat deja cât de mult pot micșora SSD-urile dimensiunile de instalare, în special în combinație cu compresia, ceea ce ne aduce la următorul avantaj.
SSD-urile pot fi accelerate
Dacă credeai că SSD-urile sunt deja destul de rapide, ai putea accelera aceste unități pentru a obține câteva cifre de performanță cu adevărat de mare viteză. Totul se datorează tehnologiei de compresie. Datele sunt stocate pe SSD într-o formă puternic comprimată. Când informațiile sunt solicitate, acestea sunt decomprimate în timp real, amplificând efectiv vitezele de transfer de date brute ale SSD-ului.
Singura problema este că aveți nevoie de un procesor puternic pentru a decomprima, dar SSD-urile nu includ în prezent un astfel de procesor. Se dovedește că GPU-urile sunt excelente pentru a face acest tip de muncă, așa că folosind API-uri software (Application Programmer Interface) precum DirectStorage și RTX IO de la Nvidia de la Microsoft, generațiile recente de GPU pot accelera nu doar grafică 3D, ci și performanță SSD.
Dezavantajele SSD-urilor
SSD-urile au multe atribute de dorit, dar tehnologia nu este perfectă. Unele aspecte ale proprietății SSD nu sunt chiar atât de plăcute pe cât ne-am dori.
SSD-urile sunt mai scumpe
HDD-urile au scăzut atât de mult din preț și au crescut cantitatea de date pe care o pot stoca la niveluri nebunești de densitate. Rezultatul este că un gigabyte de date HDD costă mult mai puțin decât cel mai ieftin blitz NAND.
Prețurile SSD-urilor au scăzut vertiginos în ultimii ani, dar oamenii încă mai folosesc SSD-uri relativ mici, în intervalul de la 256 GB la 512 GB. SSD-urile sunt rezervate aplicațiilor și sistemelor de operare, în timp ce HDD-urile au încă stocare în masă pentru fișiere media sau aplicații care nu beneficiază de viteze SSD.
Veștile bune sunt că, la fel ca toate tehnologiile semiconductoare, densitatea tranzistorului și procesele de fabricație sunt probabil să arate o tendință exponențială care duce la costuri mai mici și la cantități mai semnificative de spațiu. Deocamdată, majoritatea bugetelor necesită o combinație de stocare SSD și HDD.
SSD-urile se pot uza
În timp ce SSD-urile sunt foarte durabile și pot rezista la mai multe pedepse decât HDD-urile, având și o durată de viață mai lungă, ele suferă de uzură. Uzura SSD-urilor se întâmplă deoarece SSD-urile scriu pe celulele de memorie este distructivă. De fiecare dată când un pic este scris pe o celulă de memorie SSD, acesta își pierde capacitatea de a menține încărcarea doar puțin..
De-a lungul timpului, scrierile repetate într-o celulă o fac inoperabilă. SSD-urile SLC pot gestiona cele mai repetate scrieri înainte de a prăji o anumită celulă, dar celulele MLC, TLC și QLC sunt mai vulnerabile, în această ordine. SSD-urile pentru consumatori timpurii ar putea muri alarmant în curând, dar actualele unități au strategii precum nivelarea uzurii și supraprovizionarea pentru a extinde rezistența la scriere a SSD-ului.
Uzura SSD-ului este un subiect complex, deci aruncați o privire la Tot ce trebuie să știți despre uzura SSD-ului pentru o discuție aprofundată.
SSD-urile pot avea putrezire rapidă a biților
Toate formele de stocare a datelor cedează în cele din urmă la bit putrezire.Acest lucru se întâmplă atunci când mediul de stocare se degradează atât de mult încât nu mai poate păstra datele într-o formă care poate fi citită.
Diferitele medii se putrezesc din diverse motive, dar hard disk-urile pot fi stocate decenii fără a fi o problemă. SSD-urile, pe de altă parte, își pot pierde datele după doar câțiva ani de stocare. Acest lucru se întâmplă din cauza degradării stratului izolator care menține încărcarea în fiecare celulă de memorie. Dacă cantitatea se scurge, celula este goală și nu conține date!
Se pare că putregaiul se întâmplă mai repede dacă SSD-urile sunt păstrate într-un mediu prea fierbinte, dar în orice caz, probabil că nu sunt cea mai bună alegere pentru stocarea datelor într-un sertar undeva.
Recuperarea datelor SSD este greu de imposibil
Există o industrie sofisticată construită în jurul artei de a recupera date de pe hard disk-uri mecanice. Dacă aveți suficienți bani de cheltuit, puteți chiar să recuperați date de pe unități care au fost distruse, deoarece un specialist reconstruiește literalmente unitatea din bucăți.
La un nivel mai banal, puteți recupera datele care au fost șterse accidental, deoarece HDD-urile nu șterg datele fizice atunci când le ștergeți în Windows sau în alt sistem de operare. În schimb, acea zonă a unității este pur și simplu marcată pentru a fi suprascrisă. Atâta timp cât suprascrierea nu a avut loc încă, o puteți recupera folosind un software special.
SSD-urile fac aproape imposibil să recuperați ceva dacă unitatea este deteriorată sau fișierele sunt șterse. Dacă un HDD-ul este deteriorat de la o supratensiune electrică, îl puteți reconstrui cu o nouă electronică a unității, dar deoarece un SSD este în întregime electric, toată memoria ar putea fi prăjită..
De asemenea, nu ajută că SSD-urile au controlere sofisticate care fac multe lucruri cu sisteme de operare cu date fizice despre care nu le cunosc. De exemplu, comanda TRIM folosită de SSD-urile SATA șterge preventiv celulele de memorie care au fost marcate pentru ștergere pentru a accelera procesul de scriere a datelor noi. Deci trucul de anulare a ștergerii nu va funcționa pentru ele!
Viitorul este în stare solidă
Deși SSD-urile nu sunt perfecte, ele reprezintă un astfel de salt în performanța unităților de stocare, încât eventuala lor dominație pe piața de stocare pare inevitabilă. De-a lungul timpului, ne așteptăm ca până și SSD-urile SLC să scadă din preț, în timp ce tipurile de SSD mai puțin durabile vor deveni și mai inteligente atunci când vine vorba de limitarea uzurii.
Tehnologia hard disk-urilor a avut și ea o parte echitabilă de probleme în primele zile, dar avem sentimentul că orice probleme mai au SSD-urile vor fi rezolvate în timp record.
.