Как работает SSD и какой у него срок службы
Преимущества твердотельного накопителя перед жесткими дисками широки и хорошо известны, особенно в разделе производительности. Фактически, переход с жесткого диска на твердотельный накопитель — одно из лучших обновлений, которые вы можете выполнить на своем ПК. Но знаете ли вы, как SSD работает внутри компании?
Сегодня мы собираемся пойти немного дальше, чтобы увидеть, как SSD работает внутри.
Компьютеры и память
Чтобы понять, как работают твердотельные накопители и почему они так полезны, важно понимать, как работает архитектура памяти компьютера и каждая из его частей: кэш, оперативная память и запоминающее устройство.
Кэш-память — это самый внутренний накопитель памяти. Электрические пути к кэш-памяти самые короткие, что делает доступ к данным практически мгновенным. Однако кеш-память очень мала, поэтому ваши данные постоянно перезаписываются.
Оперативная память — это промежуточное звено. Оперативная память, в которой компьютер хранит данные, относящиеся к активно выполняемым программам и процессам. Доступ к оперативной памяти немного медленнее , чем доступ к кэш-памяти.
Накопитель — это место, где хранятся все остальные данные, требующие сохранения, и на нем хранятся данные операционной системы, приложений, игр, файлы конфигурации и все пользовательские файлы, документы, видео или музыка.
Стоит знать, что между тремя из них существует большая разница в производительности. В то время как кэш-память и оперативная память работают со скоростью наносекунд, традиционный жесткий диск работает со скоростью миллисекунд. В результате система хранения данных стала серьезным узким местом для производительности всего ПК.
Не имеет значения, насколько быстры остальные компоненты. Компьютер может загружать и сохранять данные только с такой скоростью, с которой их может обрабатывать жесткий диск. И вот тут-то и появляются твердотельные накопители, которые работают намного быстрее, что значительно сокращает время загрузки программ и процессов, делая ваш компьютер намного быстрее.
Как работает SSD?
Твердотельные накопители или «твердотельные накопители» служат той же цели, что и жесткий диск: для хранения данных и файлов для длительного использования. Разница в том, что современные твердотельные накопители (с 2010 года) используют тип флэш-памяти (аналогичный тем, которые используются в ОЗУ), но в отличие от них они основаны на вентилях NAND, которые не стирают данные при каждом выключении компьютера.
Данные на твердотельном накопителе сохраняются, даже когда он отключен. Будучи энергонезависимой памятью, они не требуют постоянного питания или каких-либо батарей, чтобы не потерять сохраненные данные даже при внезапном отключении питания.
Если вы разберете обычный жесткий диск, вы увидите стопку магнитных пластинок, проигрывателей с иглой для считывания, как на виниловом проигрывателе. Прежде чем игла сможет считывать или записывать данные, пластины должны повернуться в нужном месте.
Структура SSD полностью меняется. У них нет механических или движущихся частей, они используют систему электрических элементов для быстрой отправки и получения данных. Эти сетки разделены на разделы, называемые «страницами», и на этих страницах хранятся данные. Страницы сгруппированы в «блоки».
Основные части SSD
Зачем это нужно знать? Потому что SSD может записывать только на пустые страницы блока. На жестких дисках данные могут быть записаны в любое место в любое время, а это означает, что данные могут быть легко перезаписаны. Твердотельные накопители не могут напрямую перезаписывать данные на отдельных страницах. Они могут записывать данные только на пустые страницы блока.
Итак, как твердотельные накопители справляются с удалением данных? Когда достаточное количество страниц в блоке помечается как неиспользуемые, SSD передает в кэш-память все данные в блоке, очищает их, а затем повторно отправляет данные из памяти, оставляя неиспользуемые страницы пустыми. Стирание блоков не означает, что данные исчезают, как мы видели.
Это еще не все преимущества SSD
головокружительные скорости. Твердотельные накопители записываются вКогда вы получаете новые данные вон полностью загружен блоками с пустыми страницами. совершенно новый твердотельный накопитель Однако по мере записи все большего и большего количества данных пустые страницы заканчиваются, и на диске остаются случайные неиспользуемые страницы, разбросанные по всем блокам.
Как следствие вышесказанного, одним из теоретических недостатков является то, что флэш-память может поддерживать только конечное количество операций записи до истечения срока ее службы. При использовании твердотельного накопителя необходимо периодически сбрасывать электрические заряды в каждой из его ячеек данных. сожалению, электрическое сопротивление каждой ячейки немного увеличивается с каждым сбросом, что увеличивает напряжение, необходимое для записи в эту ячейку. В конце концов, требуемое напряжение становится настолько высоким, что запись в конкретную ячейку становится невозможной.
Как долго длится SSD?
Это не означает, что твердотельный накопитель обязательно прослужит меньше, чем жесткий диск. Хотя блоки памяти на твердотельном накопителе имеют ограниченное количество операций записи, новые поколения значительно повысили надежность. Все твердотельные накопители содержат дополнительные свободные ячейки памяти, чтобы в случае выхода из строя других они не теряли емкость, перераспределяя поврежденные сектора.
Стресс-тесты подтвердили это повышение надежности: некоторые серии накопителей выжили после того, как выдержали массовый тест записи объемом более 2 петабайт. Огромный объем данных, на заполнение которого пользователю в реальных (нормальных условиях использования) потребовались бы десятки лет.
В последних поколениях твердотельных накопителей производители делают ставку на флэш-память NAND TLC, трехуровневую на ячейку. Эта технология увеличивает плотность хранилища и снижает затраты, но снижает сопротивление более старых форматов, таких как MLC и особенно SLC, однослойных ячеек, которые хранят только один бит на ячейку и которые вы больше не увидите на потребительском рынке.
Производители предлагают минимум трехлетнюю гарантию, а на новые поколения мы видим 5-летнюю гарантию на потребительские накопители и до 10 лет на профессиональном рынке. На уровне пользователя вам не о чем беспокоиться на уровне выносливости, но мы действительно хотели, чтобы вы немного больше узнали о том, как работают эти твердотельные накопители, которые становятся стандартом на рынке хранилищ.
Редактор: AndreyEx
