Ανάλυση μονάδας στερεάς κατάστασης

Το 1956 δημιουργήθηκε ο πρώτος σκληρός δίσκος! Και για πολύ καιρό, η κυρίαρχη αγορά σκληρών δίσκων υπολογιστών κυριαρχούνταν από σκληρούς δίσκους (HDDS), οι οποίοι είναι ογκώδεις και φθηνοί.
Ο σκληρός δίσκος είναι μια μηχανική δομή, με αποτέλεσμα χαμηλό εύρος ζώνης, υψηλή καθυστέρηση, κακή αντίσταση κραδασμών, υψηλή κατανάλωση ενέργειας, δυνατό θόρυβο, μεγάλο όγκο και βάρος, και ο μεγάλος χρόνος εργασίας θα προκαλέσει φθορά, είναι εύκολο να προκληθεί καθυστέρηση υπολογιστή. Τι να κάνω?

Για την επίλυση αυτών των προβλημάτων, δίσκοι στερεάς κατάστασης (SSDS) που χρησιμοποιούν εντελώς νέα τεχνολογία αποθήκευσης ημιαγωγών κυκλοφόρησαν στην αγορά τη δεκαετία του 1990. Διαφορετικά από το HDDS, τα SSDS αποτελούνται κυρίως από ελεγκτές, τσιπ μνήμης (τσιπ Flash, τσιπ DRAM) και υπάρχουν περισσότεροι τρόποι σύνδεσης SSDS με υπολογιστές. Σε σύγκριση με τον σκληρό δίσκο, τα πλεονεκτήματα είναι σημαντικά:

■ Γρήγορη ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής: υψηλή συνεχής ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής, τυχαία ταχύτητα ανάγνωσης και εγγραφής, πολύ χαμηλός χρόνος πρόσβασης.
■ Αντικραδασμική και αντιπτωτική: Η πιθανότητα απώλειας δεδομένων μπορεί να ελαχιστοποιηθεί κατά την κίνηση με υψηλή ταχύτητα, την ανατροπή και την κλίση, την πρόσκρουση και το κούνημα.
■ Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας: η κατανάλωση ενέργειας είναι πολύ χαμηλότερη από τον παραδοσιακό μηχανικό σκληρό δίσκο.
■ Χωρίς θόρυβο: καμία συσκευή μηχανικής μετάδοσης, η τιμή θορύβου είναι κοντά στα 0 dB.
■ Ευρύ εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας: τα περισσότερα προϊόντα μπορούν να λειτουργήσουν στους 0~70 βαθμούς Κελσίου.
■ Ελαφρύ: πολύ μικρότερο βάρος και μέγεθος από τον μηχανικό σκληρό δίσκο.

Τι ήταν με τον νέο SSD που ξεπέρασε γρήγορα τον σκληρό δίσκο;
Εξέλιξη εμφάνισης SSD: Μικρό και λεπτό
Αρχικά, τα SSDS έγιναν μεγάλα και παχιά για να χωρέσουν τη διεπαφή και τον χώρο των παραδοσιακών HDDS. Ωστόσο, η πραγματική εσωτερική πλακέτα κυκλώματος SSD είναι πολύ μικρή και μετά από συνεχή ανάπτυξη, οι δύο τελευταίες είναι πλέον δημοφιλείς: 2,5-ιντσών και διασύνδεση M.2.

Εσωτερική αποκρυπτογράφηση SSD: Ελεγκτής συν τσιπ μνήμης
Ο ελεγκτής SSD είναι υπεύθυνος για την ολοκλήρωση των εσωτερικών οδηγιών SSD, αναλαμβάνει ολόκληρη τη μεταφορά δεδομένων και συνδέει το τσιπ μνήμης με την εξωτερική διεπαφή. Επιπλέον, η εξισορρόπηση φορτίου των δεδομένων σε κάθε τσιπ μνήμης μπορεί να κατανεμηθεί σωστά, έτσι ώστε όλα τα τσιπ μνήμης να μπορούν να λειτουργούν παράλληλα κάτω από ένα συγκεκριμένο φορτίο για να συντονίζουν και να διατηρούν τη συνεργασία διαφορετικών τσιπ.

Τα τσιπ μνήμης αποτελούν τη βάση του SSDS, τα οποία διασφαλίζουν ότι τα δεδομένα μπορούν να αποθηκευτούν ακόμη και μετά από διακοπή ρεύματος. Τα τσιπ FLASH χρησιμοποιούνται συνήθως ως τσιπ μνήμης. Πώς λειτουργούν τα SSDS που βασίζονται σε τσιπ flash;
Τα SSDS έχουν συνήθως πολλαπλά τσιπ μνήμης flash και ο ελεγκτής αποφασίζει σε ποιο τσιπ flash αποθηκεύονται τελικά τα δεδομένα. Η ανάγνωση και η εγγραφή δεδομένων μέσα στο τσιπ μνήμης flash είναι κανονική: κάθε τσιπ μνήμης flash περιέχει πολλά μπλοκ, καθένα από τα οποία χωρίζεται σε πολλές σελίδες και κάθε Σελίδα περιέχει πολλά κελιά. Η πρόσβαση είναι στη Σελίδα και η εκκαθάριση είναι στο Block.

Εάν σκέφτεστε το κελί ως ένα δωμάτιο, περισσότερα άτομα μπορούν να εισέλθουν και περισσότερη χωρητικότητα μπορεί να επεκταθεί. Ανάλογα με την ποσότητα των αποθηκευμένων δεδομένων, μπορεί να χωριστεί σε SLC/MLC/TLC/QLC. Το SLC αποθηκεύει 1 bit δεδομένων (2 καταστάσεις), το MLC αποθηκεύει 2 bit δεδομένων (4 καταστάσεις), το TLC αποθηκεύει 3 bit δεδομένων (8 καταστάσεις) και το QLC αποθηκεύει 4 bit δεδομένων (16 καταστάσεις).

Προκειμένου να επεκταθεί περαιτέρω η χωρητικότητα της μνήμης flash, η τεχνολογία 3D NAND άρχισε να χρησιμοποιείται σε τσιπ μνήμης flash. Ακριβώς όπως τα τσιπ μνήμης flash παλαιότερα ήταν μπανγκαλόου, η τεχνολογία 3D επιτρέπει πλέον στα δεδομένα να ζουν σε πολυώροφα κτίρια. Η ποσότητα των δεδομένων που αποθηκεύονται ανά μονάδα επιφάνειας πολλαπλασιάζεται.

Επανάληψη διασύνδεσης SSD: Πολλαπλές διεπαφές για σύνδεση υπολογιστών
Από νωρίς, για καλύτερη αναβάθμιση και αντικατάσταση των παραδοσιακών σκληρών δίσκων, το SSDS χρησιμοποιούσε το ίδιο μέγεθος εμφάνισης και προδιαγραφές διεπαφής με τους σκληρούς δίσκους 2,{1} ιντσών. Και οι δύο είναι διεπαφές δεδομένων SATA, δηλαδή σειριακές διαύλους επικοινωνίας SATA.