A szilárdtestalapú meghajtók (SSD-k ) gyorsan válnak az operációs rendszerek és alkalmazások kedvelt számítógépes tárolójává. Megtalálhatja őket a legújabb laptopokon, telefonokon, táblagépeken, sőt konzolokon is.
Kiváló teljesítményükkel és tartósságukkal ezek a meghajtók igazi feltűnést keltenek, de mi is az az SSD?
A hagyományos merevlemez-meghajtók (HDD) működése
Ahhoz, hogy megértsük, mitől különböznek az SSD-k, röviden vissza kell fordítanunk az órát, és meg kell néznünk a hagyományos merevlemezeket (HDD). A merevlemez volt a szabványos meghajtótípus, amely a közelmúltig gyakorlatilag minden számítógépben megtalálható volt.
A merevlemez belsejében egy vagy több forgó lemezt, úgynevezett „tányért” talál. Minden tál sávokra és szektorokra van osztva. A tányérok általában alumíniumból vagy üvegből készülnek, és mágneses anyaggal vannak bevonva.
A tányér felülete több milliárd egyedi területet tartalmaz, amelyek mindegyike egyetlen adatbitet képvisel. A terület lehet mágnesezett vagy lemágnesezett, ami egyet vagy nullát jelent.
Amikor a forgó tányérok percenkénti ezres fordulatszámmal mozognak, a lengőkarokhoz erősített apró író-olvasó fejek egy hajszálnyira lebegnek a tányér felett, és a meghajtóról olvasnak vagy írnak rá.
A merevlemez-meghajtók hihetetlenül bonyolult eszközök, sok apró, pontos és törékeny mozgó alkatrészrel. Modern csoda, hogy olyan jól működnek, ahogyan.
A szilárdtestalapú meghajtó (SSD) működése
Az SSD-k jobban hasonlítanak a félvezető eszközökhöz, például az CPU-k -hez és a RAM-hoz, mint a merevlemez-meghajtókhoz. Az SSD-k és a HDD-k egyaránt tárolóeszközként működnek, de az SSD-k nagyon eltérő módon működnek.
Egy tipikus SSD-ben csak számítógépes chipek találhatók. Ott van az SSD vezérlő chipje, amely kezeli az adatok tárolásának módját és helyét, de az SSD nagy része flash memória chipekből áll.
A flash memória „nem felejtő” memória. Az illékony memória, mint a RAM, nem marad fenn, ha kikapcsolják az áramellátást – az ott tárolt adatok eltűnnek. Ezzel szemben a nem felejtő memóriával (például SSD-kkel vagy USB-meghajtókkal) az adatok akkor is megmaradnak, ha a készülék ki van kapcsolva. Ezért nevezik az USB pendrive-okat „flash drive-nak” is!
A modern SSD-k (és a legtöbb USB flash meghajtó és memóriakártya) a NAND flash memóriának nevezett flash memóriát használnak. Nevét a mikrochipen elkészíthető logikai kapuk egyik típusáról kapta. A NAND memórián belül vannak olyan „cellák”, amelyek különböző elektromos töltési szinteket képesek tárolni. A memóriacellában lévő töltési szint mérésével megállapíthatja, hogy az egyet vagy a nullát jelöli. Egy cella tartalmának megváltoztatásához egyszerűen módosítani kell a cella töltési szintjét..
A NAND memória világán belül a technológiának számos változata létezik. Például előfordulhat, hogy látott néhány Samsung SSD-t „V-NAND” vagy „függőleges” NAND felirattal. Itt a memóriacellák függőlegesen vannak egymásra rakva, így nagyobb tárolókapacitást tesz lehetővé ugyanazon a szilíciumterületen. Az Intel 3D NAND-ja is többé-kevésbé ugyanaz a technológia.
SSD-k és interfészek típusai
Az SSD-k többféle formátumban és NAND flash memóriatípusban kaphatók. Ez határozza meg az SSD maximális teljesítményét, valamint az árát.
Flash memória típusok
Nem minden NAND flash egyforma az adatsűrűség és a teljesítmény tekintetében. Emlékszel a fenti vitánkból, hogy az SSD-k elektromos töltésként tárolják az adatokat a memóriacellákban.
Ha egy cella csak egy bitnyi adatot tárol, azt SLC-nek vagy egyszintű cella memóriánaknevezik. Az MLC (többszintű cella) és a TLC (háromszintű cella) memória cellánként két, illetve három bit adatot tárol. A QLC (négyszintű cella) memória cellánként négy bitesre növeli.
Minél több bit adatot tárolhat egyetlen cellában, annál olcsóbb lehet az SSD, vagy annál több adatot tölthet be ugyanarra a helyre. Ez nagyszerű ötletnek tűnik, de az SSD-k működésének köszönhetően a meghajtók gyorsabban pusztulnak el, ha többbites tárolási módszert használnak. Az SLC memória a NAND legjobb teljesítményű és legtartósabb típusa, hosszú élettartammal. Ugyanakkor ez a legdrágább is, és csak a csúcskategóriás meghajtókban található meg.
Ennek megfelelően a legtöbb fogyasztói SSD MLC-t vagy TLC-t használ, és speciális módszereket alkalmaz hasznos élettartamának a lehető legnagyobb mértékű meghosszabbítására. Ebben a cikkben egy kicsit később, a technológia hátrányai között foglalkozunk az SSD kopásának kérdésével.
SSD formátumtényezői
Az SSD-k különféle formájúak. A „formafaktor” egyszerűen az eszköz fizikai formája, és az, hogy milyen csatlakozási szabványnak felel meg. Mivel az SSD-ket eredetileg a HDD-k helyettesítésére tervezték, az első, fogyasztói asztali számítógépekhez készült eszközöket arra szánták, hogy ott helyezkedjenek el, ahol korábban a merevlemezek voltak.
Itt jön a képbe a 2,5 hüvelykes SATA SSD dizájn. Egyszerűen kiveheti jelenlegi 2,5 hüvelykes laptopjának merevlemezét, és csatlakoztathatja az egyik SSD-t..
A házban lévő SSD-nek nincs szüksége ennyi helyre, de ez teljesen logikus volt, mivel a laptopok és a legtöbb modern asztali számítógép alaplapján már 2,5 hüvelykes meghajtórekesz és SATA-csatlakozó található. Vásárolhat adaptereket is, amelyek segítségével 2,5 hüvelykes meghajtót helyezhet az asztali számítógép 3,5 hüvelykes rekeszébe.
A felesleges helyfoglaláson kívül ezek a 2,5 hüvelykes meghajtók 600 MB/s-ra korlátozódtak, mivel ez a SATA 3 interfész határa.
Az mSATA (mini-SATA) szabvány megoldja a helyproblémát. Az mSATA fizikailag ugyanolyan alakú, méretű és csatlakozó volt, mint a PCI Express Mini kártyaszabvány, de a kétféle kártya elektromosan nem kompatibilis.
Az mSATA szabványt felváltotta az M.2 szabvány. Az M.2 SSD-k SATA vagy PCIe lehetnek, a kártya és az alaplap kombinációjától függően.
Az M.2-es kártyák kétoldalasak is lehetnek, mindkét oldalon lévő alkatrészekkel, és eltérő hosszúságúak. Mindig fontos megbizonyosodni arról, hogy számítógépe alaplapja kompatibilis a vele használni kívánt M.2 SSD-vel!
Az NVMe SSD-k a Non-Volatile Memory Express szabványt használják, így a számítógép hozzáférhet az SSD memóriához a grafikus kártyákhoz gyakrabban használt PCIe segítségével. A PCIe sokkal nagyobb sávszélességgel rendelkezik, mint a SATA, így a gyors SSD-memória kihasználja a benne rejlő lehetőségeket.
Az SSD-k előnyei
Sok oka lehet annak, hogy az SSD-k gyorsan a tárolási technológia szabványává válnak. Míg néhány korai fogászati probléma egy ideig távol tartotta őket a mainstream számítógépes világtól, most már azon a ponton vannak, hogy bárkinek ajánlhatjuk őket. Már a legújabb videojáték-konzolok is SSD-t használ. Íme a legfontosabb erősségek, amelyek az SSD-ket jelenlegi népszerűségük felé vezették.
Az SSD-k gyorsak
A világon a leggyorsabb mechanikus merevlemez, az Seagate Mach.2 Exos 2X14, 524 MB/s-os tartós átviteli sebességet képes elérni. Ez majdnem olyan gyors, mint egy SATA 3 SSD, de a manapság a számítógépekben megtalálható tipikus mechanikus meghajtó 100 MB/s és 250 MB/s között lehet, ha a piac csúcskategóriáját nézi. .
A tipikus M.2 PCIe SSD-k, például a középkategóriás laptopokban találhatók, 2,5–3,5 GB/s sebességet kínálnak. A legújabb M.2 PCIe SSD-k 8 GB/s közelébe kerülnek, ami elképesztő adatmennyiség. A szekvenciális írási sebesség általában valamivel lassabb, mint az olvasási sebesség, de az adatok mindkét irányban óriási sebességgel repülnek..
Ez nem csak az átviteli sebességről szól. A mechanikus merevlemezeknek időre van szükségük a tányérok felpörgetéséhez és a meghajtófejek helyükre mozdításához. A megfelelő hely megtalálása a tálcán egy adatkéréshez az úgynevezett „keresési idő”. Az SSD-k esetében ez a várakozási idő gyakorlatilag nulla.
Az SSD azonnal képes adatokat olvasni a memóriacellák bármely helyéről, sőt párhuzamosan is. Függetlenül attól, hogy milyen módon szeleteljük, az SSD-k teljesítménye egészen más, mint a legjobb mechanikus merevlemezek, függetlenül attól, hogy milyen módon szeleteljük őket.
Ha a számítógép merevlemezét SSD-re frissíti, sokkal gyorsabb a rendszerindítási idő, és a rendszer gyorsan reagál. Egyszerűen azért, mert a CPU-nak soha nem kell várnia a tárolómeghajtókról származó adatokra. Ez egy fantasztikus módja annak, hogy egy régi Windows rendszert új életre keltsen.
Az SSD-k tartósak
Az SSD-k nagyjából olyan tartósak, mint bármely más félvezető komponens, például a CPU vagy a RAM, mozgó alkatrészek nélkül. Hacsak egy túlfeszültség nem teszi tönkre őket, korlátlan ideig működniük kell, vagy legalább addig, amíg a számítógép hasznos marad. A flash memória az ütésekkel szemben is nagyon ellenálló, ellentétben a merevlemezekkel, amelyek könnyen tönkremennek, ha leesnek, különösen a tányérok forgása közben.
Ez a tartósság teszi őket tökéletessé laptopokhoz, és ezért vannak az olyan ultrabookok, mint az Apple MacBook Air, az iMac és a Mac számítógépcsalád más tagjai, nagy teljesítményű integrált SSD-vel.
A „tartósság” ebben az esetben nem az SSD elhasználódásának jelenségére utal, amelyre az alábbi hátrányok felsorolásában térünk ki.
Az SSD-k nem szenvednek töredezettségtől
Az adatok töredezettsége valós problémát jelent a merevlemezeken. Ez akkor fordul elő, amikor új adatok kerülnek a meghajtó első szabad helyére. Így előfordulhat, hogy egy adott fájl vagy kapcsolódó fájlok halmazának adatai szétszórtak a meghajtó fizikai lemezterületén.
Ez tönkreteszi a szekvenciális olvasási sebességet, és rengeteg keresési időt növel, mivel a meghajtófejek mindenfelé repkednek, hogy megtalálják a fájl összes részét. Az SSD-k természetüknél fogva nem szenvednek töredezettségtől. Nem arról van szó, hogy a fájlok nem töredezettek. Csak ez nem számít, mert nincsenek mozgó alkatrészek, és nincs idő, hogy beszéljünk róla..
A töredezettségmentesítés csak szükségtelenül megviseli a meghajtót. Ha egy kicsit többet szeretne tudni az SSD töredezettségéről, olvassa el az Defragmentálni kell egy SSD-t?
-tAz SSD-k csendesek
A merevlemezek zajosak! A motor zümmögése, a lemez zúgása, az ide-oda mozgó meghajtófejek kattogó hangja – ez volt a háttérzaj a számítógép-felhasználók számára az évtizedek során.
Az SSD-k ezzel szemben egyáltalán nem adnak zajt. Ez triviális előnynek tűnhet, de a zajos számítógép-alkatrészek bosszantóak. Egyes felhasználási esetekben, például hangrögzítésre használt számítógépeknél, a hangszintek kritikusak. Voltak drága merevlemezek speciális rögzítéssel és kialakítással, amelyek megpróbálták visszaszorítani a HDD-zajt, de az SSD-kkel a probléma teljesen megoldódott.
Ezért lehet most olyan számítógépünk, mint a Apple M1 MacBook Air, amelynek nincsenek ventilátorai és mechanikus merevlemeze. Az egész számítógép félvezetős, ezért semmilyen zajt nem ad!
Az SSD kicsi és energiatakarékos
Az SSD-k sokkal kevesebb helyet foglalnak el, mint a merevlemezek, és sokkal kevesebb energiára van szükségük a működésükhöz. Ez azt jelenti, hogy lehetnek kisebb és vékonyabb számítógépeink, táblagépeink, okostelefonjaink és egyéb elektronikus eszközeink, amelyek gyors, nem felejtő tárolómeghajtókat igényelnek.
Az SSD-k szinte teljesen alvó állapotba kapcsolhatnak, amikor nem használják őket, és a HDD-kkel ellentétben szinte azonnal nagy teljesítményű módba válthatnak. Összességében véve az SSD energiafogyasztása különösen fontos a mobil számítógépek és az azokat használó egyéb modulok akkumulátorának jobb élettartama érdekében. Az elektromechanikus eszközöknek egyszerűen több energiára van szükségük a működésükhöz, mint a szilárdtest-eszközökhöz.
Az SSD-k csökkenthetik a telepítési méreteket
Az SSD-k csökkenthetik egyes alkalmazások telepítési méretét, különösen a videójátékok alkalmazásban. Ha az alkalmazások a memóriába történő gyors adatfolyamra támaszkodnak, a fejlesztők a HDD-tálcán több helyen is megkettőzhetik az információkat. Ez csökkenti a keresési időt, mivel a meghajtófejek mindig közel vannak a szükséges adatok másolatához. Ügyes trükk, de a tárhely rovására megy.
Az SSD-kre tervezett alkalmazásoknak ezt egyáltalán nem kell megtenniük. Mivel az SSD-nek gyakorlatilag nincs késleltetése, és azonnal képes olvasni az adatokat a meghajtó bármely pontjáról, az adatokból csak egy példánynak kell lennie..
Az olyan konzolok, mint a PlayStation 5, már megmutatták, hogy az SSD-k mennyivel csökkenthetik a telepítési méreteket, különösen a tömörítéssel kombinálva, ami a következő előnyhöz vezet.
Az SSD-k felgyorsíthatók
Ha úgy gondolta, hogy az SSD-k már eleve nagyon gyorsak, felgyorsíthatja ezeket a meghajtókat néhány igazán nagy sebességű teljesítmény érdekében. Mindez a tömörítési technológiának köszönhető. Az adatok az SSD-n, erősen tömörített formában tárolódnak. Az információ kérésekor valós időben kitömörítjük, hatékonyan megnövelve az SSD nyers adatátviteli sebességét.
Az egyetlen bökkenő az, hogy a kibontáshoz nagy teljesítményű processzorra van szükség, de az SSD-k jelenleg nem tartalmaznak ilyen processzort. Kiderült, hogy a GPU-k kiválóan alkalmasak az ilyen jellegű munkák elvégzésére, így a szoftveres API-k (Application Programmer Interface) – például a Microsoft DirectStorage és Nvidia RTX IO – használatával a GPU legújabb generációi felgyorsulhatnak. nemcsak a 3D grafika, hanem az SSD teljesítménye is.
Az SSD-k hátrányai
Az SSD-k számos kívánatos tulajdonsággal rendelkeznek, de a technológia nem tökéletes. Az SSD-tulajdonlás bizonyos vonatkozásai nem annyira kellemesek, mint szeretnénk.
Az SSD-k drágábbak
A merevlemezek ára nagyon lecsökkent, és őrült sűrűségűre növelte a tárolható adatmennyiséget. Az eredmény az, hogy egy gigabájt HDD adat sokkal kevesebbe kerül, mint a legolcsóbb NAND flash.
Az SSD ára meredeken estek az elmúlt néhány évben, de az emberek általában még mindig viszonylag kicsi SSD-ket használnak a 256 GB és 512 GB közötti tartományban. Az SSD-k az alkalmazások és operációs rendszerek számára vannak fenntartva, míg a HDD-k továbbra is rendelkeznek háttértárral a médiafájlok vagy az SSD-sebesség előnyeit nem élvező alkalmazások számára.
A jó hír az, hogy minden félvezető technológiához hasonlóan a tranzisztorsűrűség és a gyártási folyamatok exponenciális tendenciát mutatnak, ami alacsonyabb költségekhez és jelentősebb helymennyiséghez vezet. Egyelőre a legtöbb költségkerethez SSD és HDD tárhely keveréke szükséges.
Az SSD-k elhasználódhatnak
Noha az SSD-k nagyon tartósak, és több büntetést is kibírnak, mint a HDD-k, miközben hosszabb élettartamúak is, kopástól szenvednek. Az SSD elhasználódása azért történik, mert az SSD-k memóriacellákba való írása romboló hatású. Minden alkalommal, amikor egy bitet írnak egy SSD memóriacellába, az elveszti a töltés megtartásának képességét..
Idővel a cellákba történő ismételt írások működésképtelenné teszik azt. Az SLC SSD-k képesek kezelni a legtöbbször ismétlődő írásokat egy adott cella sütése előtt, de az MLC, TLC és QLC cellák sebezhetőbbek, ebben a sorrendben. A korai fogyasztói SSD-k riasztóan hamar kihalhatnak, de manapság a meghajtókon olyan stratégiák vannak, mint a kopásszint-kiegyenlítés és a túlzott kiépítés, hogy megnöveljék az SSD írási élettartamát.
Az SSD elhasználódása összetett téma, ezért tekintse meg a Minden, amit az SSD elhasználódásáról tudnod kell oldalt a részletes megbeszéléshez.
Az SSD-k gyorsan rothadhatnak
Az adattárolás minden formája idővel bitrothadt.Ez akkor történik, amikor a tárolóeszköz annyira leromlik, hogy már nem tudja olvasni az adatokat.
A különböző adathordozók különböző okok miatt rothadnak, de a merevlemezek évtizedekig tárolhatók anélkül, hogy a bitrothadás problémát jelentene. Az SSD-k viszont már néhány év tárolás után elveszíthetik adataikat. Ez annak a szigetelőrétegnek a degradációja miatt következik be, amely megtartja a töltést az egyes memóriacellákban. Ha az összeg kiszivárog, a cella üres és nem tartalmaz adatokat!
Úgy tűnik, hogy a bitrothadás gyorsabban megy végbe, ha az SSD-ket túl meleg környezetben tárolják, de akárhogy is, valószínűleg nem a legjobb választás az adatok fiókban való tárolására.
Az SSD adat-helyreállítása nehezen kivitelezhető
Egy kifinomult iparág épült a mechanikus merevlemezek adatainak helyreállítására. Ha van elég pénzed, akár az összetört meghajtókról is visszaszerezheted az adatokat, hiszen egy szakember szó szerint darabokból építi újra a meghajtót.
Hétköznapibb szinten helyreállíthatja a véletlenül törölt adatokat, mivel a merevlemezek nem törlik a fizikai adatokat, amikor törli őket Windows rendszerben vagy más operációs rendszerben. Ehelyett a meghajtó ezen területe egyszerűen felülírandónak van jelölve. Amíg a felülírás még nem történt meg, speciális szoftverrel visszaállíthatja.
Az SSD-k szinte lehetetlenné teszik bárminek a helyreállítását, ha a meghajtó megsérül vagy fájlokat törölnek. Ha egy A HDD sérült egy elektromos túlfeszültség miatt, akkor is újraépítheti új meghajtóelektronikával, de mivel az SSD teljesen elektromos, az egész memória lemerülhet..
Az sem segít, ha az SSD-k kifinomult vezérlőivel rendelkeznek, amelyek sok mindent megtesznek olyan fizikai adatokkal működő operációs rendszerekkel, amelyekről nem tudnak. Például a SATA SSD-k által használt TRIM parancs megelőzően törli azokat a memóriacellákat, amelyeket törlésre jelöltek meg, hogy felgyorsítsa az új adatok írási folyamatát. Tehát az undelete trükk nem fog működni rajtuk!
A jövő szilárdtest
Bár az SSD-k nem tökéletesek, akkora ugrást jelentenek a tárolómeghajtók teljesítményében, hogy elkerülhetetlennek tűnik a tárhelypiac esetleges dominanciája. Idővel arra számítunk, hogy még az SLC SSD-k ára is csökkenni fog, míg a kevésbé tartós SSD-típusok még okosabbak lesznek a kopás korlátozása terén.
A merevlemez-technológiának is megvolt a maga része a problémákban a kezdeti időkben, de úgy érezzük, hogy az SSD-kkel kapcsolatos problémákat rekordidő alatt megoldják.
.