▷ מה זה ssd, איך זה עובד ולמה הוא מיועד?

כוננים קשיחים, או יותר נכון, כונני אחסון במצב מוצק או כונני SSD נמצאים כאן כדי להישאר. כמעט כל המשתמשים שקונים ציוד חדש יכולים למצוא בתוכם יחידת אחסון מסוג זה. אבל מה באמת SSD ואיך זה עובד ? במאמר זה נדבר בפירוט על אלמנט אלקטרוני זה ומה שמבדיל אותו מהכוננים הקשיחים הידועים של HDD.

מדד התוכן

מכמה שנים והלאה התמזל מזלנו לחוות שינויים גדולים במחשבים שלנו. ראשית היו המעבדים הרב-ליבתיים והארכיטקטורה שלהם. זה הוביל לכך שהציוד נעשה מהיר יותר ומהיר יותר, כרטיסים גרפיים משופרים, זיכרון RAM. אבל עדיין היה צוות צוואר בקבוק ענק בצוות שלנו וזה לא היה הכונן הקשיח. עם כל המחשב המלא במעגלים משולבים, עדיין היה לנו מרכיב מכני בפנים.

כך שלא יהיה טעם להעביר מעבד מהיר במיוחד אם הגישה לתוכן הנתונים באמת הייתה איטית. מסיבות זו ואחרות, ענף האחסון הדיגיטלי התחיל לעבוד ובעקבות כך הוריד את עלויות היצירה של יחידות מסוג זה חדשות. ככל שהעלות שלהם פחתה, כך גם קיבולת האחסון של נתונים, וגם האמינות שלהם.

בימינו, ברשותנו כבר אלמנט זה בצורה סטנדרטית ונפוצה בכל הציוד החדש. ובמחיר נוח יחסית. אם אתה רוצה מחשב מהיר, עליך להיות אחד כזה למערכת ההפעלה שלך. אז בואו נראה על מה כל כונני ה- SSD הללו.

מה זה SSD

כונן מצב מוצק או SSD (כונן במצב מוצק) הוא התקן אחסון לנתונים המבוסס על שימוש בזיכרון לא נדיף או המכונה בדרך כלל זיכרון הבזק. ובכך להחליף את הדיסקים המגנטיים של הכוננים הקשיחים המסורתיים.

זיכרונות הבזק הללו, ממשיכי דרכם של EEPROM הישנה, ​​מאפשרים פעולות קריאה וכתיבה של מיקומי זיכרון מרובים באותה פעולה, ובכך מגדילים את המהירות בהשוואה לזכרונות EEPROM, שיכולים לקרוא תא זיכרון אחד בלבד בכל פעולה.

השימוש בזיכרון הבזק כרוך בשימוש בשבבים לאחסון זיכרון. על ידי ביטול החלקים הנעים של דיסק קשיח רגיל, אנו נשפר משמעותית את הגישה ואת מהירות הכתיבה שלו.

בשנת 2010 דוחות אלה זינקו קפיצה נוספת, והיא זו שהובילה באמת להפחתת עלויות הייצור ולכן הנגישות של אלה על ידי המשתמשים. וזה השימוש בדלתות NAND לייצור זיכרונות הבזק האלה.

אחת התכונות הבולטות ביותר של שער היגיון NAND (AND או Y הפוך) היא שהוא יכול לשמור נתונים בפנים גם כאשר הכוח נקטע.

שערי NAND אלה מיוצרים באמצעות טרנזיסטורים של שער צף, שהוא פריט בו מאוחסנים ביטים. במקרה של זיכרונות RAM, טרנזיסטורים אלה זקוקים לאספקת חשמל רציפה בכדי לשמור על מצבם, ולא בזיכרונות הבזק. כאשר נטען של טרנזיסטור שער צף יש לו 0 בפנים, וכשהוא נפרק יש לו 1.

זיכרונות אלה מאורגנים בצורה מטריצתית, אשר בתורם נוצרת על ידי סדרה של שערי NAND רצופים. אנו מכנים את גוש המטריצה ​​השלם והשורות המרכיבות את המטריצה ​​נקראות דפים. לכל אחת משורות אלה יש נפח אחסון של בין 2 KB ל- 16 KB. אם לכל חסימת 256 עמודים יהיה לנו גודל בין 256 KB ל- 4 MB.

ההבדל בין SSD ל- RAM

עם זה, הדבר הראשון שעולה בראש הוא זיכרון RAM. כידוע, זיכרון מסוג זה משמש לאספקת הנתונים והתוכנות למעבד. כאשר אנו מכבים מחשב זיכרון ה- RAM ריק לחלוטין בשונה מכונני SSD.

ההבדל נעוץ בשימוש בשערי NAND. אלמנטים לוגיים אלו מאחסנים את המצב החשמלי האחרון בפנים, ונשארים גם ללא אספקת חשמל.

טכנולוגיות ייצור

בעיקרון היו שתי טכנולוגיות אחסון לייצור מכשירים אלה. זה התחיל להתנסות בכוננים מבוססי RAM. זה דרש אלמנט שכל הזמן סיפק להם אנרגיה כדי לא לאבד את הנתונים.

בשל מגבלות אלה הטכנולוגיה של DRAM ביחידות אלה נחקקה עם מראה שערים NAND עם אחסון לא נדיף. זהו זה המשמש כיום וקיימות שלוש טכנולוגיות ייצור שונות:

SLC או תא ברמה בודדת

בשיטה זו ניתן לאחסן פיסת נתונים אחת לכל תא זיכרון. בנייתו עשויה ופלים סיליקון בודדים איתם משיגים שבב זיכרון דק ורמת אחסון אחת. לשבבים אלה היתרונות של מהירות גישה גבוהה יותר לנתונים, אורך חיים גדול יותר ופחות צריכת אנרגיה. מצד שני, יש להם יכולת זיכרון נמוכה יותר, כך שיהיה צורך לבנות מספר רב יותר של זרעים, ולכן יגדיל את עלות הבנייה שלהם.

הייצור שלה לעת עתה מוגבל לסביבות אשכולות תעשייתיים ושרתים שבהם איכות האחסון חייבת להיות מעולה.

MLC או תא רב-מפלסי

שיטת ייצור זו היא בדיוק ההפך מקודמתה. כל שבב זיכרון מיוצר על ידי ערמת פרוסות סיליקון ליצירת שבב רב-מפלסי יחיד. באשר ליתרונותיו הם אלה שיש להם קיבולת אחסון גדולה יותר לכל שבב, ניתן לאחסן שני ביטים לכל תא, מה שהופך בסך הכל 4 מצבים שונים. וגם עלות ייצור זולה יותר.

כחסרונות אנו מצטטים בדיוק את ההפך מאשר במקרה הקודם: גישה איטית יותר ושבבים עם פחות עמידות.

תא TLC או תא משולש

במקרה זה, תהליך הייצור מצליח ליישם 3 ביטים לכל תא, ומאפשר לאחסן עד 8 מדינות. מחיר הייצור זול יותר והגישה לתוכן יעילה פחות. לכן, הן היחידות הזולות ביותר לרכוש, אך עם חיי תאים מוגבלים לסביבות 1000 כותבים.

טכנולוגיית TRIM

נושא התלוי ועומד ביחידות אחסון SSD הוא בדיוק העמידות שלהם. תאי זיכרון משפילים עבור כל כתיבה ומחיקה שנעשתה להם, זה גורם לכוננים המשמשים בכבדות להשפיל במהירות מה שמוביל לכישלונות שלמות הקבצים ואובדן קבצים.

תהליך מחיקת הקבצים מ- SSD הוא די מורכב. אנו יכולים לכתוב תוכן ברמת השורה, אך אנו יכולים למחוק רק ברמת החסימה. זה מרמז שאם ישנם קבצים שימושיים בגוש זה בנוסף לאלה שיש למחוק, זה יימחק גם.

כדי למנוע מחיקת קבצים תקפים, יש לקחת קבצים אלו ולשמור אותם בשורה חדשה, למחוק את החסימה ואז לשכתב את הנתונים החוקיים במקום בו היו קודם. התוצאה של כל התהליך הזה היא השפלה נוספת של תאי הזיכרון על ידי הצורך לבצע כתיבות ומחיקות נוספות.

בתגובה לכך מתעוררות טכנולוגיות כמו TRIM. TRIM מאפשר תקשורת בין מערכת ההפעלה ליחידת האחסון כך שהמערכת עצמה היא זו שאומרת ל- SSD את הנתונים שעליה למחוק. כאשר אנו מוחקים נתונים ב- Windows, הנתונים לא נמחקים פיזית, אלא במקום זאת רוכשים בעלות על כך שלא נעשה בהם שימוש. זה מאפשר להקטין את תהליכי הכתיבה והמחיקה הפיזית של תאי הזיכרון. ממיקרוסופט טכנולוגיה זו מיושמת מאז Windows 7.

רכיבים פיזיים של כונן SSD

בנוגע לרכיבי כונן SSD, אנו יכולים להזכיר שלושה אלמנטים קריטיים:

בקר: הוא המעבד האחראי על ניהול וניהול הפעולות המתבצעות במודולי הזיכרון של NAND.

מטמון: גם בסוג זה של יחידות יש התקן זיכרון של DRAM כדי להאיץ את תהליך העברת הנתונים מהיחידה ל- RAM ולמעבד.

קבלים: לקבלים פונקציה של שמירה על שלמות הנתונים כאשר יש הפסקות חשמל פתאומיות. אם יש נתונים בתנועה עקב חתך, בזכות הקבלים ניתן יהיה לאחסן נתונים אלה כדי למנוע אובדן.

טכנולוגיות חיבור

SATA

SSDs נפוצים הם בעלי טכנולוגיית חיבור זהה לכוננים קשיחים רגילים, כלומר הם משתמשים ביציאת SATA 3 כדי לחבר אותם ללוח האם. בדרך זו תהיה לנו העברה של 600 מגהבייט / שניות.

PCI-Express

אבל יש עוד טכנולוגית חיבור ותקשורת מהירה עוד יותר הנקראת NVMe. בשיטה זו היחידות יחוברו ישירות לחריצי ההרחבה של PCI-Express בלוח האם שלנו. בדרך זו ניתן להשיג מהירויות העברה של עד 2 ג'יגה-בתים / שניות בקריאה ו -1.5 גיגה-בייט / ש 'בכתב.

כרגיל, לכוננים קשיחים אלה אין את הפורמט העשוי של 2.5 אינץ 'מלבני, אך הם נראים כמו כרטיסי הרחבה כמו קפיצים או כרטיסים גרפיים חסרי קירור.

M.2

זהו תקן התקשורת החדש שנועד להחליף את סוג SATA בטווח הבינוני והקצר. הוא משתמש גם בפרוטוקולי תקשורת SATA וגם NVMe. יחידות אלה מחוברות ישירות ליציאה ספציפית שנמצאת על לוח האם. בדרך זו אנו נמנעים מעיסוק בחריצי PCI-E ויהיה לנו יציאות ספציפיות. לתקן זה אין את המהירות של PCI-E אך הוא גבוה בהרבה מ- SATA ויש כבר כוננים מכל היצרנים במחירים מתונים.

היבטים שיש לקחת בחשבון של SSD

כאשר אנו קונים SSD עלינו לדעת הן את היתרונות והחסרונות שלו, ואם המערכת שלנו מתאימה.

מערכות קבצים

כפי שראינו ניהול כונן SSD שונה למדי ממה שראינו בכוננים קשיחים רגילים. זו הסיבה שלמערכות קבצים מסורתיות היה צורך לעדכן את מבנה ההפעלה הפנימי שלהן כך שיתאים לצרכים של כוננים אלה. אם זה לא היה, זה היה גורם להידרדרות מהירה של היחידות בקיצור חייהן באופן דרסטי.

NTFS

דוגמה מובהקת היא מערכת הקבצים של Windows. אחת האופטימיזציות הראשונות שיושמו, מכיוון ש- Windows Vista הייתה ליישר נכון את המחיצה למערכת. זה איפשר הצורך לבצע פעולות קריאה וכתיבה נוספות, מכיוון שארגון הסקטורים שונה ביחידות מכניות ו- SSD.

בגירסאות מאוחרות יותר מ- Windows 7, המערכות מיישמות שיפורים עבור SSD כמו השבתת מאחה הקבצים, שירות Superfetch, ReadyBoost והצגת הפקודה TRIM להארכת חיי ה- SSD.

יתרונות של SSD על גבי דיסק מכני

• קרא / כתוב: עלייה משמעותית בפעולות בסיסיות על ידי ביטול רכיבים מכניים. המאפיין הבולט והמשמעותי ביותר שלו. פתיחת יישומים וקבצים: ישירות מהאמור לעיל יוצא כי היישומים והקבצים נפתחים מהר הרבה יותר וזמן ההפעלה של המחשב יירד בצורה דרמטית. כשלים ואבטחה: הזמן בין כישלונות גדל באופן משמעותי ואבטחת העסקאות גדלה על ידי שיפור ניקוי הנתונים ואין שום שונות בביצועים כאשר היחידה מלאה או ריקה. מחיקת קבצים היא גם בטוחה יותר, מכיוון שברגע שנמחק פיזית, הקבצים אינם ניתנים לשחזור לחלוטין. אנרגיה: זה ידרוש פחות צריכת אנרגיה וייצור חום. רעש: מכיוון שאין אלמנטים מכניים, ייצור הרעש יהיה אפס. משקל ועמידות: על ידי הפחתת הרכיבים המכניים וגודלם, משקלם פחות והעמידות בפני זעזועים טובה בהרבה.

חסרונות של SSD

• אורך חיים שימושי: בדרך כלל ליחידות אלה יש חיים פחות שימושיים מאשר דיסקים מסורתיים. זה יחסית לעוצמת השימוש הניתנת לאלה ולטכנולוגיית הייצור. מחיר: העלות ל- GB גבוהה משמעותית מהדיסקים המסורתיים. אז אנו מוצאים דיסקי קיבולת קטנים בהרבה במחירים גבוהים יותר. קיבולת אחסון: כוננים קשיחים עדיין קיימים בשוק עם פחות נפח אחסון מכוננים מכניים. לא בגלל מגבלות חומרה (מכיוון שלפני זמן מה פורסם כי נימבוס דאטה תכננה לבנות SSD של 100 TB) אלא בגלל העלות של אלה. שחזור נתונים: כפי שנדון ביתרונות, SSDs מוחקים קבצים לצמיתות, וזה גם חיסרון אם מה שאנחנו רוצים זה לשחזר קבצים שנמחקו. למרות זאת, טכנולוגיית TRIM נותנת לנו הזדמנות בעניין זה. כשלים קטסטרופלים: בעוד הדיסקים המכניים משפילים בהדרגה ואנחנו יכולים להבחין בכך, ה- SSDs נכשלים ללא אזהרה ושגיאה זו מוחלטת וסופית. אז נאבד את הקבצים כמעט לגמרי בבטחה. משימות תחזוקה: במקרה זה המשימות הללו פוגעות מאוד בכונן הקשיח. איחוי של SSD אינו הגיוני, אך לא מומלץ להגדיר חלק מהשטח לזיכרון הווירטואלי. תהליך זה גורם לו ללבוש עוד יותר.

אם אתה רוצה לדעת את כל הפרטים אודות כוננים קשיחים מכניים, אנו ממליצים על המאמר שלנו:

בכך אנו מסיימים את ההסבר שלנו לגבי מהו SSD וכיצד הוא עובד. האם זה שימושי לך? יש לך שאלות? ?