▷ Wat is SSD, hoe werkt het en waar is het voor?

Harde schijven, of beter gezegd, solid-state opslagschijven of SSD's zijn er om te blijven. Bijna alle gebruikers die nieuwe apparatuur kopen, kunnen binnenin een dergelijke opslageenheid vinden. Maar wat is echt een SSD en hoe werkt het ? In dit artikel zullen we in detail praten over dit elektronische element en wat het onderscheidt van de bekende harde schijven van de harde schijf.

Inhoudsindex

Sinds een paar jaar hebben we het geluk grote veranderingen in onze computers te ervaren. Allereerst waren er de multi-core processors en hun architectuur. Dit leidde ertoe dat de apparatuur sneller en sneller werd, verbeterde grafische kaarten, RAM. Maar er was nog steeds een enorm knelpunt in ons team en het was niemand minder dan de harde schijf. Met de hele computer vol met geïntegreerde schakelingen, hadden we nog steeds een mechanisch element binnenin.

Het zou dus nutteloos zijn om een ​​extreem snelle processor te hebben als de toegang tot de gegevensinhoud erg traag was. Om deze en andere redenen ging de digitale opslagindustrie aan de slag en verlaagde daardoor de kosten van het creëren van dit nieuwe type units. Naarmate de kosten daalden, nam ook de capaciteit om gegevens op te slaan, en ook de betrouwbaarheid ervan af.

Tegenwoordig hebben we dit element al praktisch gestandaardiseerd en gebruikelijk in alle nieuwe apparatuur. En tegen een relatief betaalbare prijs. Als u een snelle computer wilt, moet u er een hebben voor uw besturingssysteem. Laten we dus eens kijken waar deze SSD-schijven over gaan.

Wat is een SSD

De solid state drive of SSD (solid state drive) is een opslagapparaat voor data dat is gebaseerd op het gebruik van niet-vluchtig geheugen of ook wel flash geheugen genoemd. Zo worden de magnetische schijven van traditionele harde schijven vervangen.

Deze flashgeheugens, opvolgers van de oude EEPROM, maken het mogelijk om lees- en schrijfbewerkingen van meerdere geheugenlocaties in dezelfde bewerking uit te voeren, waardoor de snelheid toeneemt in vergelijking met EEPROM-geheugens, die in elke bewerking slechts één geheugencel konden lezen.

Het gebruik van flash-geheugen omvat het gebruik van chips om geheugen op te slaan. Door de bewegende delen van een normale harde schijf te elimineren, zullen we de toegang en schrijfsnelheid aanzienlijk verhogen.

In 2010 maakten deze rapporten een nieuwe sprong, die er werkelijk toe leidde dat de productiekosten daalden en daarmee de toegankelijkheid voor gebruikers. En het is het gebruik van NAND-deuren om deze flash-herinneringen te maken.

Een van de meest opvallende kenmerken van een NAND-logische poort (EN of omgekeerde Y) is dat deze gegevens binnen kan houden, zelfs wanneer de stroom is uitgevallen.

Deze NAND-poorten zijn gemaakt met transistors met zwevende poort, een item waar bits worden opgeslagen. In het geval van RAM-geheugens hebben deze transistors een continue voeding nodig om hun toestand te behouden, en niet in flash-geheugens. Wanneer een transistor met zwevende poort wordt geladen, heeft deze een 0 binnen en wanneer hij wordt leeggemaakt, heeft hij een 1.

Deze herinneringen zijn georganiseerd in matrixvorm, die op zijn beurt wordt gevormd door een reeks opeenvolgende NAND-poorten. We noemen het volledige matrixblok en de rijen waaruit de matrix bestaat, worden pagina's genoemd. Elk van deze rijen heeft een opslagcapaciteit tussen 2 KB en 16 KB. Als elk blok 256 pagina's heeft, hebben we een grootte tussen 256 KB en 4 MB.

Verschil tussen SSD en RAM

Hiermee is het eerste dat in je opkomt RAM-geheugen. Zoals we weten, wordt dit type geheugen gebruikt om de gegevens en programma's aan de processor te leveren. Wanneer we een computer uitschakelen, is het RAM-geheugen volledig leeg, in tegenstelling tot SSD-schijven.

Het verschil zit in het gebruik van NAND-poorten. Deze logische elementen slaan de laatste elektrische toestand binnen op en blijven ook zonder stroomvoorziening.

Productietechnologieën

Er zijn in feite twee opslagtechnologieën geweest voor de fabricage van deze apparaten. Het begon met experimenteren met RAM-gebaseerde schijven. Dit vereiste een element dat hen constant van energie voorzag om de gegevens niet te verliezen.

Vanwege deze beperkingen werd de DRAM-technologie in deze units geschrapt met het uiterlijk van NAND-poorten met niet-vluchtige opslag. Dit is degene die momenteel wordt gebruikt en er zijn drie verschillende productietechnologieën:

SLC of cel op individueel niveau

Met deze methode is het mogelijk om voor elke geheugencel één bit aan gegevens op te slaan. De constructie is gemaakt van individuele siliciumwafels waarmee u een dunne geheugenchip en één opslagniveau verkrijgt. Deze chips hebben de voordelen van een hogere toegangssnelheid, een langere levensduur en een lager energieverbruik. Aan de andere kant hebben ze een lagere geheugencapaciteit, dus het zal nodig zijn om een ​​groter aantal zeugen te bouwen, waardoor hun constructiekosten toenemen.

De productie is vooralsnog beperkt tot industriële en serverclusteromgevingen waar de kwaliteit van de opslag superieur moet zijn.

MLC of cel met meerdere niveaus

Deze productiemethode is precies het tegenovergestelde van de vorige. Elke geheugenchip wordt vervaardigd door siliciumwafels te stapelen om een ​​enkele chip met meerdere niveaus te vormen. Wat de voordelen betreft, zijn die met een grotere opslagcapaciteit per chip, het is mogelijk om twee bits voor elke cel op te slaan, wat een totaal van 4 verschillende toestanden oplevert. En ook goedkopere productiekosten.

Als nadelen citeren we juist het tegenovergestelde dan in het vorige geval: langzamere toegang en chips met minder duurzaamheid.

TLC of drievoudige cel

In dit geval slaagt het fabricageproces erin om 3 bits voor elke cel te implementeren, waardoor maximaal 8 toestanden kunnen worden opgeslagen. De fabricageprijs is goedkoper en toegang tot inhoud minder efficiënt. Het zijn daarom de goedkoopste eenheden om aan te schaffen, maar met een levensduur van de cel beperkt tot ongeveer 1000 schrijfopdrachten.

TRIM-technologie

Een onderwerp dat in behandeling is bij SSD-opslageenheden is precies hun duurzaamheid. Geheugencellen verslechteren voor elke schrijf- en wisactie die erop wordt uitgevoerd, dit zorgt ervoor dat intensief gebruikte schijven snel verslechteren, wat leidt tot fouten in de bestandsintegriteit en verlies van bestanden.

Het verwijderen van bestanden van een SSD is vrij complex. We kunnen inhoud schrijven op rijniveau, maar we kunnen alleen verwijderen op blokniveau. Dit houdt in dat als er naast dit bestand ook nuttige bestanden in dit blok moeten staan, dit ook wordt verwijderd.

Om te voorkomen dat geldige bestanden worden verwijderd, moeten deze bestanden worden genomen en opgeslagen in een nieuwe rij, vervolgens het blok verwijderen en vervolgens de geldige gegevens herschrijven waar ze eerder waren. Het gevolg van al dit proces is een verdere achteruitgang van de geheugencellen door extra schrijf- en verwijderbewerkingen te moeten uitvoeren.

Als reactie hierop ontstaan ​​technologieën zoals TRIM. TRIM maakt communicatie mogelijk tussen het besturingssysteem en de opslageenheid, zodat het systeem zelf de SSD vertelt welke gegevens moeten worden gewist. Wanneer we gegevens in Windows wissen, worden de gegevens niet fysiek gewist, maar krijgen ze het eigendom dat ze niet worden gebruikt. Dit maakt het mogelijk de schrijfprocessen en het fysiek wissen van de geheugencellen te verminderen. Van Microsoft is deze technologie sinds Windows 7 geïmplementeerd.

Fysieke componenten van een SSD-schijf

Wat betreft de componenten van een SSD-schijf kunnen we drie cruciale elementen noemen:

Controller: is de processor die verantwoordelijk is voor het beheer en het beheer van de bewerkingen die worden uitgevoerd op de NAND-geheugenmodules.

Cache: Ook bij dit type eenheden is er een DRAM-geheugenapparaat om het gegevensoverdrachtsproces van het apparaat naar RAM en de processor te versnellen.

Condensator: Condensatoren hebben de functie om de gegevensintegriteit te behouden bij plotselinge stroomuitval. Als er gegevens in beweging zijn vanwege een snede, is het dankzij de condensatoren mogelijk om deze gegevens op te slaan om verlies te voorkomen.

Verbindingstechnologieën

SATA

Gangbare SSD's hebben dezelfde verbindingstechnologie als normale harde schijven, dat wil zeggen dat ze een SATA 3-poort gebruiken om deze op het moederbord aan te sluiten. Op deze manier hebben we een overdracht van 600 MB / s.

PCI-Express

Maar er is nog een nog snellere verbinding- en communicatietechnologie genaamd NVMe. Met behulp van deze methode worden de units rechtstreeks aangesloten op de PCI-Express-uitbreidingsslots op ons moederbord. Op deze manier is het mogelijk om overdrachtssnelheden te behalen tot 2 GB / s bij lezen en 1.5 GB / s bij schrijven.

Zoals normaal hebben deze harde schijven niet het typische 2, 5-inch rechthoekige inkapselingsformaat, maar zien eruit als uitbreidingskaarten zoals capturers of heatsinkless grafische kaarten.

M.2

Dit is de nieuwe communicatiestandaard die bedoeld is om het SATA-type op middellange en korte termijn te vervangen. Het maakt gebruik van zowel SATA- als NVMe-communicatieprotocollen. Deze units zijn rechtstreeks aangesloten op een specifieke poort op het moederbord. Op deze manier vermijden we het bezetten van PCI-E-slots en hebben we specifieke poorten. Deze standaard heeft niet de snelheid van PCI-E maar is veel hoger dan SATA en er zijn al drives van alle fabrikanten tegen redelijke prijzen.

Aspecten waarmee u rekening moet houden bij een SSD

Bij het kopen van een SSD moeten we zowel de voor- als nadelen ervan kennen en of ons systeem geschikt is.

Bestandssystemen

Zoals we hebben gezien, is het beheer van een SSD-schijf heel anders dan wat we zagen voor normale harde schijven. Dit is de reden waarom traditionele bestandssystemen hun interne bedrijfsstructuur moesten bijwerken om aan de behoeften van deze schijven te voldoen. Als dat niet het geval was, zou dit een snelle achteruitgang van de eenheden veroorzaken, waardoor hun levensduur drastisch zou worden verkort.

NTFS

Een duidelijk voorbeeld is het Windows-bestandssysteem. Een van de eerste optimalisaties die werden geïmplementeerd, aangezien Windows Vista was om de partitie correct op het systeem af te stemmen. Dit maakte het mogelijk om extra lees- en schrijfbewerkingen uit te voeren, omdat de organisatie van sectoren anders is in mechanische eenheden en SSD.

In latere versies van Windows 7 implementeren de systemen verbeteringen voor SSD's, zoals het uitschakelen van de bestandsdefragmentatie, de Superfetch-service, ReadyBoost en de introductie van de TRIM-opdracht om de levensduur van de SSD te verlengen.

Voordelen van een SSD over een mechanische schijf

• Lezen / schrijven: aanzienlijke toename van basisbewerkingen door mechanische componenten te elimineren. Het is het meest merkbare en belangrijke kenmerk. Openen van applicaties en bestanden: direct uit het bovenstaande volgt dat de applicaties en bestanden veel sneller openen en de opstarttijd van de computer dramatisch zal afnemen. Storingen en beveiliging: de tijd tussen storingen neemt aanzienlijk toe en de beveiliging van transacties neemt toe door het opschonen van gegevens te verbeteren en er is geen variatie in prestaties wanneer de eenheid vol of leeg is. Het verwijderen van bestanden is ook veiliger, aangezien bestanden, eenmaal fysiek verwijderd, volledig onherstelbaar zijn. Energie: het vereist minder energieverbruik en warmteproductie. Lawaai: aangezien er geen mechanische elementen zijn, zal de geluidsproductie nul zijn. Gewicht en weerstand: door de mechanische componenten en afmetingen te verkleinen, is hun gewicht minder en is de weerstand tegen schokken veel beter.

Nadelen van een SSD

• Gebruiksduur: deze apparaten hebben over het algemeen een kortere levensduur dan traditionele schijven. Dit staat in verhouding tot de gebruiksintensiteit die hieraan wordt gegeven en aan de fabricagetechnologie. Prijs: de kosten per GB zijn aanzienlijk hoger dan bij traditionele schijven. We vinden dus schijven met een veel kleinere capaciteit tegen hogere prijzen. Opslagcapaciteit: Er bestaan ​​nog steeds harde schijven met minder opslagcapaciteit dan mechanische schijven. Niet vanwege hardwarebeperkingen (sinds enige tijd geleden werd gepubliceerd dat Nimbus Data van plan was een 100 TB SSD te bouwen) maar vanwege de kosten hiervan. Gegevensherstel: Zoals besproken in de voordelen, verwijderen SSD's bestanden permanent, en dit is ook een nadeel als we verwijderde bestanden willen herstellen. Desondanks biedt TRIM-technologie ons hierin een kans. Catastrofale storingen: terwijl mechanische schijven geleidelijk aan degraderen en we het kunnen zien, mislukken SSD's zonder waarschuwing en deze fout is totaal en definitief. We raken de bestanden dus bijna volledig veilig kwijt. Onderhoudstaken: in dit geval zijn deze taken zeer schadelijk voor een harde schijf. Het defragmenteren van een SSD heeft geen zin, maar het wordt niet aanbevolen om een ​​deel van de ruimte te configureren voor virtueel geheugen. Dit proces zorgt ervoor dat het nog meer slijt.

Als u alle details over mechanische harde schijven wilt weten, raden we ons artikel aan:

Hiermee sluiten we onze uitleg af over wat een SSD is en hoe deze werkt. Was het nuttig voor jou? Heeft u nog vragen? ?