Unsolid-state drive (expresieengleză cu traducerea liberă „unitate cu cipuri”; prescurtat SSD) este undispozitiv de stocare a datelor care folosește memorii cusemiconductori, construite pe baza studiilor defizica stării solide. SSD-urile se deosebesc de unitățile cudiscuri dure clasice care sunt dispozitive electromecanice cu discuri de stocare aflate în mișcare, prin aceea că SSD-urile folosesc numai microcipuri care rețin datele în memorii nevolatile, fără să aibă părți mobile. SSD-urile sunt mai rezistente la șocurile mecanice, având timp de acces mai scăzut dar preț pe megabyte mai mare. Pentru a fi eventual interschimbabile cu HDD-urile, ele folosesc aceleași interfețe (semnale electrice, conectoare) ca și cele ale discurilor dure, de ex. de tipSATA. Totuși, interschimbabilitatea cu unitățile HDD nu este o condiție standard de fabricație a SSD-urilor.
Un SSD de mărime standard 63,5 mm (2,5 țoli)mSATA SSD
Originile SSD-urilor vin din 1950 folosind două tehnologii similare, memoriile magnetice șiCCROS. Aceste unități de memorie auxiliare, așa cum erau numite la momentul respectiv, au apărut în timpul erei calculatoarelor cutuburi electronice. Dar odată cu introducerea unităților de stocare cu tamburi, folosirea lor a fost oprită. Mai târziu, în timpul anilor 1970 și 1980, la primelesupercomputere de la IBM, Amdahl și Cray, SSD-urile au fost implementate pe baza memoriilor cu semiconductori.
În 1978 companiaTexas Memory Systems a introdus pe piață un SSD de 16 KB RAM pentru a fi folosit de către companiile de petrol pentru achiziția de date seismice. În anul următor companiaStorageTek a dezvoltat prima unitate SSD modernă, supranumită „Iceberg”. Calculatorul Sharp PC-5000, care a fost introdus în 1983, folosea cartușe de stocare de tipsolid-state de 128 KB, care conțineau memorie de tipbubble. În 1984 companiaTall Grass avea o unitate debackup de 40 MB cu o unitate SSD de 20 MB înglobată. Unitatea de 20 MB putea fi folosită în locul unui disc dur.[necesită citare] În septembrie 1986 companiaSanta Clara Systems a introdus modelul „BatRam”, sistem de stocare în masă de 4 MB, expandabil la 20 MB, folosind module de memorie de 4 MB. Pachetul includea o baterie reîncărcabilă (acumulator) pentru a conserva conținutul memoriei cipului chiar și atunci când sistemul nu era alimentat. În 1987 a intrat pe piața SSD-urilor companiaEMC Corporation, cu unități pentru piața minicalculatoarelor. Cu toate astea, EMC a ieșit din afacere la scurt timp după aceea.
În 1995 companiaM-Systems a introdus primele SSD-uri bazate pe tehnologiaflash. De atunci SSD-urile au fost folosite cu succes ca înlocuitor pentruHDD-uri de către armata americană și industria aerospațială. Aceste aplicații asigură un interval de timp foarte mare între 2 erori consecutive (o frecvență foarte scăzută a erorilor), lucru realizat de SSD-uri datorită abilității lor de a rezista la șocuri mecanice, vibrații și variații mari de temperatură.
În 1999 companiaBiTMICRO a anunțat un SSD de 18GB de 8,89 cm (3,5 țoli). La târgul de specialitate internaționalCeBIT 2009 companiaOCZ a prezentat un SSD de 1TB cu o interfață PCI Express 8x. Acesta avea o viteză maximă de scriere de 654 MB/secundă și o viteză maximă de citire de 712 MB/secundă. În decembrie 2009Micron Tehnology a anunțat primul SSD care avea o rată de transfer de 6 GB pe secundă pe interfațăSATA.
SSD-urile de tipEnterprise flash drive (EFD) se folosesc acolo unde sunt necesare viteze de I/O (Input/Output, intrare/ieșire) foarte mari precum și ofiabilitate foarte mare. Un EFD este, de obicei, un SSD cu un set de specificații mult mai pretențioase decât SSD-urile folosite înnotebook-uri. Termenul a fost folosit prima dată de compania EMC în ianuarie 2008 pentru a identifica producătorii de SSD-uri conform standardelor lor ridicate. Nu există niciun standard internațional pentru EFD-uri, de aceea mulți producători pretind că fabrică EFD-uri, chiar dacă produsele lor au caracteristici diferite.
Fiecare SSD conține un controler care constă în circuite electronice de legătură între componentele NAND ale memoriei propriu-zise și calculator. Controlerul este un procesor încorporat, execută cod (program) la nivelulfirmware și este una din cele mai importante componente ale unui SSD. El execută urmatoarele funcții:
Performanța (viteza de funcționare) a unui SSD variază în funcție de câte chipuri sunt folosite în dispozitiv. Un singur chip NAND este relativ încet din cauza interfeței I/O asincronă pe 8/16 biți și are o latență mare la operațiile I/E de bază. Când sunt folosite mai multe chipuri NAND, latența mare dispare dacă sarcina este distribuită egal între dispozitive.
Majoritatea producătorilor folosescmemorie flash pentru a crea dispozitive mai compacte și mai rigide pentru consumatorii de piață. Aceste SSD-uri bazate pe memorie de tipflash nu necesită baterii (acumulatoare). Au dimensiuni standard de 1,8, 2,5 sau 3,5 țoli. Memoria nevolatilă permite SSD-urilor să păstreze datele chiar și în cazul unei pene de curent. SSD-urile bazate pe memorie flash sunt mai încete decât cele bazate pe memorie DRAM și chiar decât HDD-urile tradiționale atunci când lucrează cu fișiere de dimensiuni mari, dar nu au timpi de căutare și nici alte întârzieri precum la memoriile electromecanice.
Dispozitivele mai ieftine folosesc de obicei memorieflash de tipmulti-level cell (MLC - celule pe mai multe nivele), dar aceasta este mai înceată și mai puțin fiabilă decât tipulsingle-level cell (SLC - celule pe un singur nivel).
SSD-urile bazate pe tehnologie DRAM sunt caracterizate de timpi de acces ultrascurți, de ordinul a 10milisecunde. SSD-urile DRAM conțin o baterie internă sau un adaptor AC/DC care asigură reținerea datelor și atunci când curentul este întrerupt. Atunci când curentul este întrerupt, bateria internă asigură curentul necesar pentru transferul datelor dinRAM în memoria de rezervă. Când curentul revine, datele sunt copiate înapoi în memoria RAM.
Aceste SSD-uri conțin aceleași module DRAM ca și cele de laPC-uri, putând fi ușor înlocuite cu module mai mari.
SSD-urile pe baza de DRAM sunt folosite de obicei la calculatoare care dispun deja de un număr maxim de module de memorie RAM.
SSD-urile care nu au memorie DRAM se numesc DRAM-less.[1]
SSD-urile folosesc de obicei memoriecache de tip DRAM asemenea HDD-urilor. Un director pentru plasarea blocurilor și a nivelului de uzură este păstrat în timpul funcționării încache. De obicei încache nu sunt păstrate și datele utilizatorului. CompaniaSandForce nu foloseste pentru SSD-uri memoriecache de tip DRAM. Ei ating performanțe ridicate și fără memoriecache. Din această cauză au reușit să creeze SSD-uri de dimensiuni foarte reduse.
O altă componentă foarte importantă a SSD-urilor estebateria saucondensatorul (în engleză:capacitor, de acolo și numele SuperCap) de înaltă performanță. Acestea sunt necesare pentru menținerea integrității datelor și păstrarea datelor dincache atunci când se întrerupe curentul.
Interfețele nu sunt componente specifice ale SSD, dar joacă un rol foarte important. Interfața este încorporată de obicei în controler. Acestea sunt asemănătoare cu cele folosite pentru HDD-uri:
Forma și mărimea oricărui dispozitiv decurge din forma și mărimea componentelor sale.HDD-urile tradiționale șiCD-ROM-urile sunt construite în jurul motorului și mediului de stocare rotativ. Atâta timp cât SSD-urile sunt construite dincircuite integrate și interfețe conectoare, ele pot în principiu să aibă orice formă imaginabilă, deoarece forma nu este restricționată aproape deloc de componentele interne.
Folosirea formei externe clasice de HDD la majoritatea SSD-urilor are avantajul că SSD-ul se poate atunci cupla și poate folosi infrastructura deja existentă fără modificări.
Comparația este greu de realizat deoarece testele de tipbenchmark pentru HDD-urile tradiționale iau în considerare aspecte ca latența la rotire și timpii de căutare, în timp ce SSD-urile nu prezintă aceste probleme. În schimb SSD-urile au probleme la scriere și citire mixtă, iar performanța acestora scade în timp.
Atribute sau caracteristici
Solid-State Drive
Hard Disk Drive
Timp de începere a rotației
Instantaneu
Poate dura câteva secunde
Timpi de acces aleator
Aproximativ 0,1 ms, mult mai rapid decât HDD-urile deoarece datele sunt accesate direct din memoriaflash
Diferă între 5-10 ms datorită nevoii de mișcare a capetelor de citire
Latența la citire
În general foarte redusă deoarece datele pot fi citite din orice locație a memoriei
În general ridicată deoarece componentele mecanice necesită mai mult timp pentru a se alinia
Performanță constantă la citire
Performanța la citire nu se schimba în funcție de locația datelor
Dacă datele sunt scrise fragmentat, timpul de citire poate să varieze foarte mult
Impactul fragmentării datelor
Performanțele SSD-ului nu se schimba deoarece nu are capete mișcătoare
Performanțele HDD-ului sunt impactate deoarece capetele trebuie mișcate
Nivelul acustic (zgomotul)
SSD-urile nu au părți mișcătoare și nu creează zgomot
HDD-urile au părți mișcătoare și nivelul acustic variază în funcție de model
Consumul total de energie
SSD-urile consumă mai puțin curent decât HDD-urile din aceeași clasă;disipă mai puținăcăldură și nu necesită răcire cu miniventilatoare, și ele zgomotoase
HDD-urile de mare performanță pot depăși 15 wați
Fiabilitate mecanică
Deoarece nu au parți mobile acestea nu prezintă defecte mecanice
HDD-urile au părți mișcătoare și se pot defecta mecanic
Sensibilitate la șoc, vibrații și temperatură
Nu există capete sau platane mobile care să se defecteze de la șoc sau vibrații
Capetele sau platanele mobile sunt predispuse la defecte din cauza șocului sau vibrațiilor
Sensibilitate la magnetism
Nu are nici un impact asupra memorieiflash
Magneții pot altera datele de pe HDD-uri și să le facă ilizibile
Greutate și volum
Sunt foarte ușoare in comparație cu HDD-uri
HDD-urile de înaltă performanțe au componente foarte grele
Operația în paralel
Unele SSD-uri conțin mai multe module de memorieflash care pot partaja datele care trebuie scrise sau citite
HDD-urile conțin mai multe capete de citire, dar acestea sunt mereu aliniate pe același cilindru
Până spre sfârșitul primului deceniu al secolului al XXI-lea, discurile SSD cu memorieflash erau prea scumpe pentru folosirea la scară largă în tehnologia mobilă[necesită citare]. În timp ce producătorii de memoriiflash treceau de la tehnologia NOR la tehnologia NAND cu un singur nivel de celule (SLC), și recentul folosind celule cu mai multe nivele (MLC) flash NAND[când?] pentru a maximiza folosirea vopselei de siliciu și pentru a reduce costurile asociate, SSD-urile sunt acum numite mai adesea „discuri cu stare solidă”. La nivelul interfeței ele funcționează la fel ca și discurile. Se aplică în tehnologia mobilă în înterprinderi și la electronicele de larg consum. Această tendință tehnologică este acompaniată de un declin anual de circa 50 % la costul materialului brut pentruflash-uri, în timp ce capacitățile continuă să se dubleze în același ritm. Ca rezultat SSD-urile bazate peflash devin din ce în ce mai populare în piețe cum ar finotebook-urile și mini-notebook-urile pentru înterprinderi, calculatoarele ultramobile (UMPC) și PC-uriletabletă folosite în domeniul sănătății și în sectorul electronicelor de consum.
Majoritatea companiilor de calculatoare au început să ofere astfel de tehnologie. Ca exemplu,notebook-ul actual (apr. 2011) de tip Aspire 8951G al companieiAcer dispune, pe lângă unHDD de 750 GB, și de un SSD de 120 GB.
SSD este o tehnologie cu dezvoltare rapidă. O analiză a pieții din ianuarie 2009 făcută de către companiaTom's Hardware a tras concluzia că relativ puține dintre dispozitivele testate arătau performanțe (viteze) de I/O acceptabile și căIntel (care își face propriilechipset-uri SSD) încă produce SSD-urile cu cele mai bune performanțe din acest moment; un punct de vedere împărtășit și de cătreAnandtech. În particular, operațiile care necesită multe scrieri mici, cum ar fi fișierele de log, sunt deosebit de afectate pe unele dispozitive SSD, provocând sistemul gazdă să „înghețe” perioade de până la o secundă.
Potrivit Anandtech, aceasta este datorită proiectării cipului controler cu un set variat de componente, si cel puțin parțial datorită faptului că majoritatea producătorilor de memorie nu proiectează microcipul și nici SSD-ul. Dintre ceilalți producători de pe piața, Memoright, Mtron, OCZ, Samsung și Soliware au fost de asemenea amintiți într-o lumină bună pentru cel puțin unele domenii ale testării.
Concluzia finală a companiei Tom's Hardware de le începutul 2009 a fost că „niciunul dintre discurile care nu este de la Intel nu este excelent. Toate au slăbiciuni semnificative: de obicei fie performanțe I/O joase, fie consum de putere inacceptabil”.
Aceasta afecta doar performanța la scriere a SSD-urilor destinate consumatorilor. SSD-urile de tip „Enterprise” evită această problemă prin rezervarea unei părți din hardware și prin folosirea algoritmilor anti-uzură, care mută datele doar în perioadele când discurile sunt slab folosite.
Până în 2009 SSD-urile erau folosite în principal pentru aplicații critice, unde viteza sistemului de stocare trebuia să fie cât mai înaltă. De când memoriaflash a devenit o componentă obișnuită a SSD-urilor, prețurile în scădere și creșterea în capacitate le-au făcut mai atractive financiar pentru multe aplicații. Organizațiile care necesită un acces rapid la date includ companiile de comerț, companiile de telecomunicații și firmele de editare și streaming video. Lista de aplicații care ar beneficia de stocare mai rapidă este vastă. Orice companie poate evalua investițiile necesare la adăugarea SDD-urilor la aplicațiile lor, pentru a prevedea dacă vor fi profitabile sau nu.
SSD-urile bazate peflash pot fi folosite și la aparatura derețea din hardwareul calculatoarelor de uz general. Un discflash protejat contra scrisului și conținând sistemul de operare și aplicații software poate înlocui discurile dure șiCD-urile (mai capacitive dar mai puținfiabile). Aparaturile construite în acest mod pot furniza o alternativă ieftină laruterele scumpe șifirewall-ul hardware.
Versiunile deWindows înaintea luiWindows 7 sunt optimizate pentru HDD-uri și nu pentru SSD-uri. De exempluWindows Vista includeReadyBoost pentru a exploata caracteristicile dispozitivelor „flash” peUSB, dar pentru SSD-uri acesta doar îmbunătățește alinierea partiției (pentru a preveni operațiile citește-modifică-scrie; SSD-ul este de obicei aliniat pe sectoare de 4 KB, în timp ce sistemul de operare este bazat pe sectoare de 512 KB, nealiniate). Alinierea corespunzătoare chiar nu ajută la anduranța SSD-ului în timpul vieții discului. Câteva operații din Vista, dacă nu sunt dezactivate, pot scurta viața SSD-ului.Defragmentarea discului ar trebui dezactivată deoarece locația componentelor fișierelor pe un SSD nu are impact semnificativ asupra performanței, dar mutarea fișierelor pentru a le rearanja folosind Windows Defrag mărește numărul total de cicluri I/O pe SSD, care însă e limitat. De asemenea șiPage file ar trebui dezactivat, deoarece actualizările permanente ale fișierului cauzează uzură a SSD-ului fără câștig de performanță. OpțiuneaSuperfetch nu schimbă efectiv performanța sistemului și cauzează un transfer adițional de informație pe sistem și SSD, deși fără uzură.
Prin contrast, Windows 7 este optimizat atât pentru SSD-uri cât și pentru HDD-uri. Sistemul de operare verifică dacă există un SDD și atunci operează diferit cu el. Dacă pe un SSD este prezent Windows 7, atunci Windows 7 dezactiveazădisk defragmentation,Superfetch,ReadyBoost și alte operații la pornire și aplicații deprefetching. De asemenea include suport pentru comandaTRIM care reduce colectarea și rearanjarea datelor devenite invalide de pe SSD.
Sistemul de operareSolaris poate folosi SSD-uri pentru a oferi o creștere în performanță. Există două moduri de folosire a SSD-ului:
pentruIntent Log (ZIL) al ZFS-ului, care este folosit de fiecare dată când apare o scriere sincronă pe disc (pentru ZIL ar trebui folosit un SSD cu latență de scriere mică)
sau pentru L2ARC (Algoritm de înlocuire a paginilor Level 2), care este folosit pentru a stoca datele pentru citire (L2ARC este scris rar, și un SSD cu latență mică la scris nu este necesar). Când este folosit fie singur, fie în combinație, se constată de obicei creșteri mari în performanță.
Discurile SSD sunt în întregime suportate de către sistemele de operare de tipLinux, începând cu versiunea dekernel 2.6.33 (disponibil la începutul lui 2010), care a fost prezentată drept compatibilă în întregime atât cu detecția și alinierea SSD-urilor, cât și cu comandaTRIM. Versiunile anterioare alekernel-ului nu conțineau suport pentru SSD.
Următoarele sunt unități de standardizare și entități care creează standarde pentru discurile SSD (și alte dispozitive de stocare pentru calculatoare). Tabelul include de asemenea și organizații care promovează folosirea discurilor SSD (tabelul nu e complet).
