Что такое твердотельный накопитель (SSD)?

Покупая новый ноутбук, вы, возможно, видели, как люди обсуждают, может ли устройство с HDD лучше или один с SSD. Что здесь HDD? Все мы знаем о жестком диске. Это запоминающее устройство, обычно используемое в ПК и ноутбуках. В нем хранится операционная система и другие прикладные программы. SSD или твердотельный накопитель - это новая альтернатива традиционному жесткому диску. Он появился на рынке совсем недавно вместо жесткого диска, который был основным запоминающим устройством в течение нескольких лет.

Хотя их функции аналогичны функциям жестких дисков, они не построены как жесткие диски и не работают как они. Эти различия делают твердотельные накопители уникальными и дают устройству некоторые преимущества перед жестким диском. Сообщите нам больше о твердотельных накопителях, их архитектуре, функционировании и многом другом.

Что такое твердотельный накопитель (SSD)?

Мы знаем, что память бывает двух типов: летучие и нелетучие. SSD - это энергонезависимое запоминающее устройство. Это означает, что данные, хранящиеся на SSD, остаются даже после отключения питания. Из-за своей архитектуры (они состоят из контроллера флэш-памяти и микросхем флэш-памяти NAND) твердотельные накопители также называют флэш-накопителями или твердотельными дисками.

SSD-накопители - краткая история

В течение многих лет жесткие диски преимущественно использовались в качестве запоминающих устройств. Люди до сих пор работают на устройствах с жестким диском. Итак, что подтолкнуло людей к поиску альтернативного запоминающего устройства? Как появились твердотельные накопители? Давайте заглянем в историю, чтобы узнать мотивацию SSD.

В 1950-х годах использовались 2 технологии, аналогичные принципу работы твердотельных накопителей, а именно: память с магнитным сердечником и постоянное хранилище с картой-конденсатором. Однако вскоре они были забыты из-за доступности более дешевых барабанных хранилищ.

Такие компании, как IBM, использовали твердотельные накопители в своих первых суперкомпьютерах. Однако твердотельные накопители использовались нечасто из-за их высокой стоимости. Позже, в 1970-х годах, устройство под названием электрически изменяемое. ПЗУ был сделан General Instruments. Это тоже длилось недолго. Из-за проблем с долговечностью это устройство также не приобрело популярности.

В 1978 году первые твердотельные накопители были использованы в нефтяных компаниях для сбора сейсмических данных. В 1979 году компания StorageTek разработала первый в мире RAM SSD.

баранSSD-накопители использовались долгое время. Хотя они были быстрее, они потребляли больше ресурсов процессора и были довольно дорогими. В начале 1995 года были разработаны твердотельные накопители на основе флеш-памяти. С момента появления твердотельных накопителей на основе флэш-памяти некоторые отраслевые приложения, требующие исключительной MTBF (средняя наработка на отказ) оценил, заменил HDD на SSD. Твердотельные накопители способны выдерживать экстремальные удары, вибрацию, перепады температур. Таким образом, они могут поддерживать разумные Показатели наработки на отказ.

Как работают твердотельные накопители?

Твердотельные накопители создаются путем объединения взаимосвязанных микросхем памяти в сетку. Чипы сделаны из кремния. Количество фишек в стеке изменяется для достижения разной плотности. Затем они оснащены транзисторами с плавающим затвором для удержания заряда. Таким образом, сохраненные данные сохраняются на твердотельных накопителях, даже если они отключены от источника питания.

Любой SSD может иметь один из три типа памяти - одноуровневые, многоуровневые или трехуровневые ячейки.

1. Одноуровневые ячейки являются самыми быстрыми и прочными из всех ячеек. Таким образом, они тоже самые дорогие. Они созданы для хранения одного бита данных в любой момент времени.

2. Многоуровневые ячейки может содержать два бита данных. Для заданного пространства они могут содержать больше данных, чем одноуровневые ячейки. Однако у них есть недостаток - их скорость записи низкая.

3. Трехуровневые ячейки самые дешевые из всех. Они менее прочные. Эти ячейки могут содержать 3 бита данных в одной ячейке. У них скорость записи самая низкая.

Почему используется SSD?

Жесткие диски долгое время были стандартным запоминающим устройством для систем. Таким образом, если компании переходят на твердотельные накопители, возможно, для этого есть веская причина. Давайте теперь посмотрим, почему некоторые компании предпочитают твердотельные накопители для своей продукции.

В традиционном жестком диске у вас есть моторы, которые вращают диск, а головка R / W движется. В твердотельных накопителях памятью занимаются микросхемы флэш-памяти. Таким образом, нет движущихся частей. Этот увеличивает долговечность устройства.

В ноутбуках с жесткими дисками запоминающее устройство будет потреблять больше энергии для вращения диска. Поскольку твердотельные накопители не имеют движущихся частей, ноутбуки с твердотельными накопителями потребляют относительно меньше энергии. Хотя компании работают над созданием гибридных жестких дисков, которые потребляют меньше энергии при вращении, эти гибридные устройства, вероятно, будут потреблять больше энергии, чем твердотельные накопители.

Что ж, похоже, отсутствие движущихся частей дает много преимуществ. Опять же, отсутствие вращающихся пластин или движущихся головок для чтения и записи означает, что данные могут быть прочитаны с диска почти мгновенно. С твердотельными накопителями задержка значительно уменьшается. Таким образом, системы с SSD могут работать быстрее.

Рекомендуемые: Что такое Microsoft Word?

С жесткими дисками нужно обращаться осторожно. Поскольку у них есть движущиеся части, они чувствительны и хрупки. Иногда даже небольшая вибрация от падения может повредить HDD. Но здесь преимущество SSD. Они выдерживают удары лучше, чем жесткие диски. Однако, поскольку они имеют конечное число циклов записи, они имеют фиксированный срок службы. Они становятся непригодными для использования после исчерпания циклов записи.

Типы SSD

Некоторые особенности твердотельных накопителей зависят от их типа. В этом разделе мы обсудим различные типы SSD.

1. 2.5” – По сравнению со всеми твердотельными накопителями в списке, это самый медленный. Но все равно быстрее HDD. Этот тип доступен по лучшей цене за гигабайт. На сегодняшний день это наиболее распространенный тип твердотельных накопителей.

2. mSATA - м означает мини. Твердотельные накопители mSATA быстрее, чем 2,5-дюймовые. Их отдают предпочтение устройствам (например, ноутбукам и ноутбукам), где пространство не является роскошью. У них небольшой форм-фактор. Печатная плата 2,5-дюймового корпуса закрыта, а вот платы mSATA SSD не используются. Их тип подключения также различается.

3. SATA III -Это соединение, совместимое как с SSD, так и с жестким диском. Это стало популярным, когда люди впервые начали переходить на SSD с HDD. Это медленная скорость 550 Мбит / с. Накопитель подключается к материнской плате с помощью кабеля, называемого кабелем SATA, поэтому он может быть немного загроможден.

4. PCIe -PCIe расшифровывается как Peripheral Component Interconnect Express. Это имя, данное слоту, в котором обычно размещаются графические карты, звуковые карты и т. Д. SSD-накопители PCIe используют этот слот. Они самые быстрые и, естественно, самые дорогие. Они могут развивать скорость, которая почти в четыре раза выше, чем у Диск SATA.

5. M.2 - Как и приводы mSATA, они имеют голую печатную плату. Накопители M.2 физически являются самыми маленькими из всех типов SSD. Они плотно прилегают к материнской плате. Они имеют крошечный контактный разъем и занимают очень мало места. Из-за своего небольшого размера они могут быстро нагреться, особенно на большой скорости. Таким образом, они имеют встроенный радиатор / теплоотвод. Твердотельные накопители M.2 доступны как с SATA, так и с Типы PCIe. Следовательно, диски M.2 могут быть разных размеров и скоростей. В то время как диски mSATA и 2,5 дюйма не могут поддерживать NVMe (что мы увидим далее), диски M.2 могут.

6. NVMe - NVMe означает Экспресс энергонезависимой памяти. Фраза относится к интерфейсу через SSD, такие как PCI Express и M.2, обменивающиеся данными с хостом. С интерфейсом NVMe можно достичь высоких скоростей.

Можно ли использовать SSD на всех ПК?

Если твердотельные накопители могут так много предложить, почему они не полностью заменили жесткие диски в качестве основного запоминающего устройства? Существенным сдерживающим фактором для этого является стоимость. Хотя цена SSD сейчас ниже, чем была, когда он вышел на рынок, Жесткие диски по-прежнему остаются более дешевым вариантом. По сравнению с ценой жесткого диска SSD может стоить почти в три или четыре раза дороже. Кроме того, по мере увеличения емкости диска цена быстро растет. Следовательно, это еще не стало финансово жизнеспособным вариантом для всех систем.

Читайте также:Проверьте, является ли ваш диск SSD или HDD в Windows 10

Еще одна причина, по которой твердотельные накопители не полностью заменили жесткие диски, - это емкость. Типичная система с SSD может иметь мощность в диапазоне от 512 ГБ до 1 ТБ. Однако у нас уже есть системы жестких дисков с объемом памяти в несколько терабайт. Таким образом, для людей, которым важна большая емкость, жесткие диски по-прежнему остаются незаменимым вариантом.

Ограничения

Мы ознакомились с историей разработки твердотельных накопителей, принципами построения твердотельных накопителей, преимуществами, которые он дает, и почему они еще не использовались на всех ПК / ноутбуках. Однако каждое технологическое новшество имеет ряд недостатков. Какие недостатки у твердотельного накопителя?

1. Скорость письма - Из-за отсутствия движущихся частей SSD может мгновенно получать доступ к данным. Однако низкая только задержка. Когда данные должны быть записаны на диск, сначала необходимо стереть предыдущие данные. Таким образом, операции записи на SSD выполняются медленно. Разница в скорости может быть незаметна для обычного пользователя. Но это большой недостаток, когда нужно передавать огромные объемы данных.

2. Потеря и восстановление данных -Данные, удаленные на твердотельных накопителях, теряются безвозвратно. Поскольку нет резервной копии данных, это огромный недостаток. Безвозвратная потеря конфиденциальных данных может быть опасной. Таким образом, тот факт, что невозможно восстановить данные, потерянные с SSD, является еще одним ограничением.

3. Расходы - Это могло быть временным ограничением. Поскольку твердотельные накопители являются относительно новой технологией, вполне естественно, что они дороже традиционных жестких дисков. Мы видели, что цены снижаются. Возможно, через пару лет стоимость не будет препятствием для перехода людей на твердотельные накопители.

4. Срок жизни - Теперь мы знаем, что данные записываются на диск путем стирания предыдущих данных. Каждый SSD имеет установленное количество циклов записи / стирания. Таким образом, если вы приблизитесь к пределу цикла записи / стирания, это может повлиять на производительность SSD. Средний SSD имеет около 100 000 циклов записи / стирания. Это конечное число сокращает срок службы SSD.

5. Место хранения - Как и стоимость, это опять же временное ограничение. На данный момент SSD доступны только с небольшой емкостью. За SSD большей емкости нужно выложить большие деньги. Только время покажет, сможем ли мы получить доступные твердотельные накопители с хорошей емкостью.