Anatomia dysku SSD. Budowa i działanie

Anatomia dysku SSD. Budowa i działanie
Popularne wśród graczy i entuzjastów dyski SSD, coraz częściej
trafiają również do komputerów zwykłych użytkowników. Czym
różnią się od klasycznych dysków twardych?
SSD to skrót od Solid State Drive. W Polsce przyjęło się określenie dysk
półprzewodnikowy, ze względu na brak elementów mechanicznych i
oparcie konstrukcji na pamięciach NAND flash. Dla porównania, klasyczne
dyski HDD (Hard Disk Drive), wykorzystują do przechowywania danych
wirujące talerze magnetyczne.
SSD vs HDD
Współczesne dyski HDD są naszpikowane elektroniką, wciąż jednak kryją
w sobie silnik napędzający talerze oraz serwomotory sterujące głowicami.
W przypadku SSD zastąpienie wrażliwych na wstrząsy talerzy przez
pamięci flash sprawia, że są lżejsze i odporniejsze. W obudowie typowego
napędu SSD znajdziemy płytkę drukowaną (PCB), do której przylutowane
są wszystkie podzespoły.
Swoją budową SSD na pierwszy rzut oka może kojarzyć się z popularnymi
nośnikami USB flash (pendrive). Oczywiście to uproszczenie, ponieważ
dyski półprzewodnikowe to konstrukcje bardzo zaawansowane. Stosowane
w nich pamięci NAND flash cechują się wysoką wydajnością i długą
żywotnością. Ich pracą steruje kontroler, pełniący rolę mózgu. Wreszcie
SSD komunikuje się z płytą główną poprzez wydajny interfejs.
Pamięci NAND flash
Są sercem dysku SSD i służą do przechowywania danych. Opracowane
zostały na początku lat 80-tych, ale historia ich rynkowego sukcesu
zamyka się w ostatniej dekadzie. Wcześniej pamięci były zbyt drogie i
oferowały za małą pojemność, by stać się popularnym nośnikiem danych.
W SSD pamięci pogrupowane są w moduły (kości) i umieszczone na płytce
PCB. Miniaturyzacja układów doprowadziła do tego, że dziś typowy dysk
oferuje pojemność od 120 GB do 1 TB. W perspektywie kilku lat możemy
się spodziewać napędów SSD dorównujących pojemnościom dyskom HDD.
Obecnie ze względu na cenę, najpopularniejsze są napędy 120-128 GB
oraz 240-256 GB.
Na rynku rządzi technologia MLC (Multi Level Cell). Pamięci oparte na tym
rozwiązaniu mają najlepszy stosunek wydajności do żywotności oraz
przystępną cenę. W pojedynczej komórce pamięci MLC można zapisać 2
bity danych.
Na rynku można znaleźć również profesjonalne dyski z pamięciami SLC
(Single Level Cell), gdzie pojedyncza komórka jest nośnikiem dla 1 bita
danych. Cechuje je bardzo wysoka niezawodność, ale też wysoka cena.
Stosunkowo nowym rozwiązaniem są pamięci TLC (Triple Level Cell) – o
wysokiej gęstości zapisu danych, 3 bity w komórce. Są tanie, ale ich
żywotność jest kilkukrotnie krótsza od cyklu życia pamięci MLC.
Kontroler
Układ sterujący pracą dysku to klucz do jego wydajności. Realizuje on
wszystkie zadania związane z zapisem, odczytem i kolejkowaniem danych.
Niezawodność kontrolera jest w przypadku napędów SSD niezwykle
istotna. Kontroler decyduje choćby o tym, do których komórek pamięci
zapisywane są dane. Pozwala to na przedłużenie żywotności dysku, a więc
gwarantuje jego bezawaryjną pracę przez wiele lat.
Jedną z firm znanych z produkcji wysokiej jakości kontrolerów jest
Marvell. Wykorzystuje je dość szeroko Plextor. W segmencie budżetowym
znajdziemy również rozwiązania takich marek jak Silicon Motion czy
Phison. Niektórzy producenci dysków SSD, choćby Intel, stosują również
własne kontrolery.
Z pracą kontrolera bardzo ściśle związana jest kwestia pamięci podręcznej
(cache) – dodatkowego modułu DRAM, umieszczonego na płytce PCB.
Pełni ona rolę zasobnika, swoistej kieszeni, która ułatwia kontrolerowi
kolejkowanie zadań. W powszechnej opinii, im cache jest większy tym
lepiej. Nie jest to regułą. Więcej pamięci podręcznej znajdziemy zwykle w
dyskach o większej pojemności, które oferują wyższą prędkość zapisu
danych. Z drugiej strony, napędy SSD oparte na popularnych kontrolerach
SandForce, nie mają w ogóle pamięci podręcznej.
Interfejs
Podobnie jak w przypadku dysków HDD, producenci napędów SSD
najchętniej sięgają po najpopularniejsze rozwiązanie na rynku – złącze
SATA 6 Gb/s. To korzystne dla użytkowników, ponieważ dzięki temu
wymiana dysku twardego na półprzewodnikowy nie wymaga większej
znajomości komputera.
Ten sam interfejs nie zmienia faktu, że różnica w wydajności pomiędzy
HDD a SSD jest zwykle ogromna. Najwydajniejsze modele HDD osiągają
transfery na poziomie 150-200 MB/s. Dyski SSD często 450-500 MB/s, a
droższe modele potrafią zbliżyć się do granic przepustowości SATA 6 Gb/s
(ok. 570 MB/s). Aby obejść zjawisko „wąskiego gardła” interfejsu SATA,
producenci sięgają po alternatywne rozwiązania. Stąd ultra wydajne
napędy SSD korzystające z interfejsu PCI Express, takie jak Plextor M6e
Black Edition.
Co jeszcze warto wiedzieć o dyskach SSD?
Producenci napędów SSD lubią, jeśli ich produkty wyróżniają się na tle
konkurencji. Stąd dbałość o wygląd, jaskrawe kolory i atrakcyjne naklejki.
Z perspektywy użytkownika ważniejsza od wyglądu jest jednak solidna,
aluminiowa obudowa.
SSD nie dzielimy na 2,5 oraz 3,5 calowe, tak jak dyski HDD. Standard to
uniwersalny format 2,5 cala, dla napędów SATA 6 Gb/s oraz grubość
obudowy 7 mm. Dzięki temu SSD możemy wsadzić również do
ultrabooków.
Dodatkowe oprogramowanie to miły akcent ze strony producenta.
Wybierając SSD, warto sprawdzić co otrzymamy w gratisie. Popularnym
dodatkiem są programy do migracji danych lub klonowania dysku, takie
jak NCI Echo 3. Równie przydatne może się okazać oprogramowanie do
optymalizacji pracy dysku. Samsung oferuje aplikację SSD Magican, a
Plextor bogaty pakiet oprogramowania: PlexTurbo 3.0, PlexCompressor
oraz PlexVault.
Autor: Plextor, www.plextor.com