Disky SSD (SSD disky ) se rychle stávají preferovaným počítačovým úložištěm pro operační systémy a aplikace. Najdete je v nejnovějších noteboocích, telefonech, tabletech a dokonce i konzolích.
S vynikajícím výkonem a odolností jsou tyto disky opravdovým hitem, ale co je to vlastně SSD?
Jak fungují tradiční pevné disky (HDD)
Abychom pochopili, čím se SSD liší, musíme krátce vrátit čas a podívat se na tradiční pevné disky (HDD). HDD byl donedávna standardním typem disku, který byste našli prakticky ve všech počítačích.
Uvnitř HDD najdete jeden nebo více rotujících disků nazývaných „talíře“. Každý talíř je rozdělen na stopy a sektory. Talíře jsou obvykle vyrobeny z hliníku nebo skla a jsou potaženy magnetickým materiálem.
Povrch talíře obsahuje miliardy jednotlivých oblastí, z nichž každá představuje jeden bit dat. Oblast může být zmagnetizována nebo demagnetizována, což představuje jedničku nebo nulu.
Když se rotující talíře pohybují tisíci otáčkami za minutu, malé čtecí a zapisovací hlavy připojené k výkyvným ramenům se vznášejí o vlásek nad talířem, který čte z jednotky nebo na ni zapisuje.
Jednotky pevného disku jsou neuvěřitelně komplikovaná zařízení s mnoha malými, přesnými a křehkými pohyblivými součástmi. Je to moderní zázrak, že fungují stejně dobře jako oni.
Jak funguje SSD (Solid State Drive)
SSD mají více společného s polovodičovými zařízeními jako CPU a RAM než pevné disky. SSD i HDD fungují jako úložná zařízení, ale SSD fungují velmi odlišným způsobem.
Uvnitř typického SSD najdete pouze počítačové čipy. Je zde čip řadiče SSD, který spravuje, jak a kde se data ukládají, ale většinu SSD tvoří čipy flash paměti.
Paměť Flash je „nezávislá“ paměť. Nestálá paměť, stejně jako RAM, nezůstává po vypnutí napájení – data v ní uložená zmizí. Naproti tomu s energeticky nezávislou pamětí (jako jsou SSD nebo USB disky) vaše data zůstanou zachována, i když je napájení vypnuto. To je důvod, proč jsou USB flash disky také označovány jako „flash disky“!
Moderní disky SSD (a většina USB flash disků a paměťových karet) používají typ flash paměti nazývaný NAND flash paměť. Je pojmenován po jednom z typů logických hradel, které můžete vytvořit v mikročipu. V paměti NAND jsou „buňky“, které mohou držet různé úrovně elektrického náboje. Změřením úrovně nabití v paměťové buňce můžete zjistit, zda představuje jedničku nebo nulu. Chcete-li změnit obsah buňky, jednoduše změníte úroveň jejího nabití..
Ve světě pamětí NAND existuje mnoho různých variant technologie. Například jste mohli vidět některé SSD disky Samsung označené jako „V-NAND“ nebo „vertikální“ NAND. Zde jsou paměťové buňky naskládány vertikálně, což umožňuje větší úložnou kapacitu při stejné křemíkové stopě. 3D NAND od Intelu je také víceméně stejná technologie.
Typy SSD a rozhraní
SSD se dodávají v různých formách a typech pamětí NAND flash. To určuje maximální výkon SSD a také jeho cenu.
Typy paměti Flash
Všechny flash paměti NAND nejsou stejné z hlediska hustoty dat a výkonu. Z naší diskuse výše si pamatujete, že SSD ukládají data jako elektrické náboje uvnitř paměťových buněk.
Pokud buňka ukládá pouze jeden bit dat, nazývá se SLC nebo jednoúrovňová paměť buňky. Paměť MLC (multi-level cell) a TLC (triple-level cell) ukládá dva a tři bity dat na buňku. Paměť QLC (quad-level cell) přebírá čtyři bity na buňku.
Čím více bitů dat můžete uložit do jedné buňky, tím levnější může být váš SSD nebo tím více dat můžete nacpat do stejného prostoru. Zní to jako skvělý nápad, ale díky tomu, jak SSD fungují, disky rychleji umírají při použití vícebitové metody ukládání. Paměť SLC je nejvýkonnějším a nejodolnějším typem NAND s dlouhou životností. Je však také zdaleka nejdražší a nachází se pouze u špičkových disků.
Většina SSD pro spotřebitele jako taková používá MLC nebo TLC a využívá speciální metody k co největšímu prodloužení jejich životnosti. Problematice opotřebení SSD se budeme věnovat o něco později v tomto článku pod nevýhodami této technologie.
SSD Form Factors
SSD se dodávají v různých formách. „Form factor“ je jednoduše fyzický tvar zařízení a jaký standard připojení odpovídá. Vzhledem k tomu, že SSD byly původně navrženy jako náhrada pevných disků, první zařízení určená pro spotřebitelské stolní počítače byla určena k zasunutí tam, kde byly dříve pevné disky.
Tady přichází na scénu design 2,5palcový SATA SSD. Můžete jednoduše vyjmout svůj současný 2,5palcový pevný disk notebooku a připojit jeden z těchto SSD..
SSD uvnitř tohoto krytu nepotřebuje tolik místa, ale dávalo to dokonalý smysl, protože notebooky a většina moderních stolních počítačů již mají na svých základních deskách 2,5palcové pozice pro disky a konektory SATA. Můžete si také zakoupit adaptéry, které vám umožní umístit 2,5palcový disk do 3,5palcové pozice stolního počítače.
Kromě toho, že tyto 2,5palcové disky zabíraly zbytečně místo, byly omezeny na 600 MB/s, protože to je limit rozhraní SATA 3.
Standard mSATA (mini-SATA) řeší problém s místem. mSATA měl fyzicky stejný tvar, velikost a konektor jako standard karty PCI Express Mini, ale tyto dva typy karet jsou elektricky nekompatibilní.
Standard mSATA byl nyní nahrazen standardem M.2. M.2 SSD mohou být SATA nebo PCIe, v závislosti na kartě a kombinaci základní desky.
Karty M.2 mohou být také oboustranné s komponenty na obou stranách a liší se v délce. Vždy je důležité se ujistit, že základní deska vašeho počítače je kompatibilní s M.2 SSD, které s ní chcete používat!
SSD NVMe používají standard Non-Volatile Memory Express, což je způsob, jakým může počítač přistupovat k paměti SSD pomocí rozhraní PCIe, které se běžněji používá pro grafické karty. PCIe má mnohem větší šířku pásma než SATA, což umožňuje rychlé SSD paměti dosáhnout svého plného potenciálu.
Výhody disků SSD
Je mnoho důvodů, proč se SSD rychle stávají standardem v technologii úložiště. I když je některé rané problémy s počátky na nějakou dobu vyřadily z běžného počítačového světa, nyní jsou v bodě, kdy je můžeme doporučit komukoli. Dokonce i nejnovější videoherní konzole nyní používají SSD. Zde jsou klíčové přednosti, které vedly SSD k jejich současné popularitě.
SSD jsou rychlé
Nejrychlejší mechanický pevný disk na světě, Seagate Mach.2 Exos 2X14, může dosáhnout trvalé přenosové rychlosti 524 MB/s. To je téměř tak rychlé jako SATA 3 SSD, ale typický mechanický disk, který dnes najdete v počítačích, může dosáhnout někde mezi 100 MB/s a 250 MB/s, pokud se díváte na high-end na trhu. .
Typické M.2 PCIe SSD, jako jsou ty, které se nacházejí v laptopech střední třídy, nabízejí 2,5 až 3,5 GB/s. Nejnovější M.2 PCIe SSD se blíží k 8 GB/s, což je ohromující množství dat. Rychlosti sekvenčního zápisu jsou obvykle o něco nižší než rychlosti čtení, ale data létají obrovskou rychlostí v obou směrech..
Nejde jen o přenosové rychlosti. Mechanické pevné disky potřebují čas na roztočení talířů a přesunutí hlav disku na místo. Nalezení správného místa na talíři pro žádost o data se nazývá „čas hledání“. U SSD je toto číslo latence fakticky nulové.
SSD dokáže okamžitě číst data z libovolného místa ve svých paměťových buňkách a dokonce to dělat paralelně. Bez ohledu na to, jakým způsobem je rozdělíte, SSD jsou v jiném výkonnostním vesmíru než i ty nejlepší mechanické pevné disky, bez ohledu na to, jakým způsobem je rozdělíte.
Při upgradu pevného disku počítače na SSD zažijete mnohem rychlejší spouštění a velmi rychlou odezvu systému. Jednoduše proto, že váš procesor nikdy nemusí čekat na data z vašich úložných jednotek. Je to fantastický způsob, jak dát starému systému Windows nový život.
SSD jsou odolné
SSD jsou přibližně stejně odolné jako jakékoli jiné polovodičové komponenty, jako je CPU nebo RAM, bez pohyblivých částí. Pokud je nezničí přepětí, měly by běžet neomezeně dlouho nebo alespoň tak dlouho, dokud vám počítač zůstane užitečný. Flash paměť je také velmi odolná proti poškození nárazem, na rozdíl od pevných disků, které se snadno zničí, pokud spadnou, zvláště když se plotny točí.
Tato odolnost je činí ideálními pro notebooky, a proto mají ultrabooky, jako jsou Apple MacBook Air, iMac a další členové rodiny počítačů Mac, vysoce výkonné integrované disky SSD.
„Trvalost“ v tomto případě neodkazuje na fenomén opotřebení SSD, který pokrýváme pod seznamem nevýhod níže.
SSD netrpí fragmentací
Fragmentace dat je na HDD skutečným problémem. Stává se to, když jsou nová data zapsána na první volné místo na disku. Takže daný soubor nebo sada souvisejících souborů může mít svá data roztroušená po celé oblasti fyzického talíře disku.
To ničí rychlost sekvenčního čtení a přidává spoustu času hledání, protože hlavy jednotky létají všude možně, aby našly všechny části souboru. SSD disky díky své podstatě netrpí fragmentací. Neznamená to, že soubory nejsou fragmentované. Jde jen o to, že na tom nezáleží, protože zde nejsou žádné pohyblivé části a není třeba hledat čas..
Defragmentace pouze zbytečně opotřebovává disk. Pokud se chcete dozvědět něco více o fragmentaci SSD, přečtěte si Měli byste defragmentovat SSD?
SSD jsou tiché
Pevné disky jsou hlučné! Hukot motoru, skřípění disku, cvakání hlav mechaniky pohybujících se tam a zpět – to byl hluk na pozadí pro uživatele počítačů po celá desetiletí.
Naproti tomu SSD nevydávají žádný hluk. Může se to zdát jako triviální výhoda, ale hlučné počítačové komponenty jsou otravné. V některých případech použití, jako jsou počítače používané pro záznam zvuku, jsou hladiny zvuku kritické. Existují drahé pevné disky se speciálním upevněním a konstrukcemi, které se snažily omezit hluk HDD, ale u SSD je problém zcela vyřešen.
To je důvod, proč nyní můžeme mít počítač jako Apple M1 MacBook Air, který nemá žádné ventilátory ani mechanický pevný disk. Celý počítač je polovodičový, a proto nevydává žádný hluk!
SSD jsou malé a energeticky úsporné
SSD zabírají mnohem méně místa než HDD a ke své práci potřebují mnohem méně energie. To znamená, že můžeme mít menší a tenčí počítače, tablety, smartphony a další elektronická zařízení, která vyžadují rychlé energeticky nezávislé úložné jednotky.
SSD mohou přejít téměř úplně do režimu spánku, když se nepoužívají, a na rozdíl od HDD se mohou téměř okamžitě přepnout do režimu vysokého výkonu. Celkově vzato je spotřeba energie SSD zvláště důležitá pro lepší výdrž baterie mobilních počítačů a dalších zařízení, která je používají. Elektromechanická zařízení jednoduše potřebují ke svému provozu více energie než polovodičová zařízení.
SSD mohou zmenšit velikost instalace
SSD mohou snížit velikost instalace některých aplikací, zejména videohry. Když aplikace spoléhají na rychlý přenos dat do paměti, mohou vývojáři duplikovat informace na více místech na plotně HDD. To zkracuje dobu vyhledávání, protože hlavy disku jsou vždy blízko kopie dat, která potřebuje. Je to chytrý trik, ale na úkor úložného prostoru.
Aplikace navržené pro SSD to vůbec nemusí dělat. Vzhledem k tomu, že SSD nemá prakticky žádnou latenci a dokáže číst data odkudkoli na disku okamžitě, musí být přítomna pouze jedna kopie dat..
Konzoly jako PlayStation 5 již ukázaly, jak moc mohou SSD zmenšit velikost instalace, zejména v kombinaci s kompresí, což nás přivádí k další výhodě.
SSD lze zrychlit
Pokud jste si mysleli, že SSD jsou již dostatečně rychlé, mohli byste tyto disky zrychlit a dosáhnout tak skutečně vysokých hodnot výkonu. To vše díky kompresní technologii. Data jsou uložena na SSD v silně komprimované podobě. Když jsou informace požadovány, jsou dekomprimovány v reálném čase, čímž se efektivně zesílí přenosová rychlost nezpracovaných dat SSD.
Jediný háček je v tom, že k dekompresi potřebujete výkonný procesor, ale disky SSD v současnosti takový procesor neobsahují. Ukázalo se, že GPU jsou v tomto typu práce vynikající, takže pomocí softwarových rozhraní API (Application Programmer Interface), jako jsou Microsoft DirectStorage a RTX IO od Nvidie, mohou nejnovější generace GPU zrychlit nejen 3D grafiku, ale také výkon SSD.
Nevýhody SSD disků
SSD mají mnoho žádoucích vlastností, ale technologie není dokonalá. Některé aspekty vlastnictví SSD nejsou tak příjemné, jak bychom si přáli.
SSD jsou dražší
Cena pevných disků tak výrazně klesla a objem dat, která mohou uložit, se zvýšil na šílenou úroveň hustoty. Výsledkem je, že gigabajt dat na pevném disku stojí mnohem méně než i nejlevnější flash NAND.
Ceny SSD za posledních několik let strmě klesly, ale lidé obecně stále používají relativně malé SSD v rozsahu 256 GB až 512 GB. SSD jsou vyhrazeny pro aplikace a operační systémy, zatímco HDD mají stále velkokapacitní úložiště pro mediální soubory nebo aplikace, které nemají prospěch z rychlosti SSD.
Dobrou zprávou je, že stejně jako všechny polovodičové technologie bude hustota tranzistorů a výrobní procesy pravděpodobně vykazovat exponenciální trend vedoucí k nižším nákladům a většímu množství prostoru. V současnosti většina rozpočtů vyžaduje kombinaci úložiště SSD a HDD.
SSD se mohou opotřebovat
Přestože jsou SSD disky velmi odolné a dokážou odolat větší zátěži než HDD, mají delší životnost, ale trpí opotřebením. K opotřebení SSD dochází, protože zápis SSD do paměťových buněk je destruktivní. Pokaždé, když je bit zapsán do paměťové buňky SSD, ztratí svou schopnost udržet náboj..
Opakované zápisy do buňky ji časem znefunkční. SLC SSD zvládnou většinu opakovaných zápisů před smažením dané buňky, ale buňky MLC, TLC a QLC jsou v tomto pořadí zranitelnější. Dřívější spotřebitelské SSD by mohly znepokojivě brzy zemřít, ale dnes mají disky strategie, jako je vyrovnávání opotřebení a overprovisioning, aby se prodloužila výdrž SSD při zápisu.
Opotřebení SSD je složité téma, takže se podívejte na Vše, co potřebujete vědět o opotřebení SSD, kde najdete podrobnou diskusi.
SSD mohou mít rychlou bitovou rotaci
Všechny formy ukládání dat nakonec podlehnou bitové hnilobě.K tomu dochází, když se paměťové médium natolik znehodnotí, že již nemůže uchovávat data v čitelné podobě.
Různá média z různých důvodů trochu shnijí, ale pevné disky lze skladovat po celá desetiletí, aniž by hniloba představovala problém. Na druhou stranu SSD mohou potenciálně ztratit svá data již po několika letech skladování. Děje se tak v důsledku degradace izolační vrstvy, která udržuje náboj v každé paměťové buňce. Pokud částka unikne, buňka je prázdná a neobsahuje žádná data!
Zdá se, že k hnilobě dochází rychleji, pokud jsou SSD uchovávány v prostředí, které je příliš horké, ale v každém případě pravděpodobně nejsou tou nejlepší volbou pro ukládání dat někam do šuplíku.
Obnova dat SSD je těžko nemožná
Na umění obnovy dat z mechanických pevných disků je postaveno sofistikované odvětví. Pokud máte dost peněz na utrácení, můžete dokonce obnovit data z rozbitých disků, protože specialista doslova přestaví disk z kousků.
Na obyčejnější úrovni můžete obnovit data, která byla omylem smazána, protože pevné disky neodstraní fyzická data, když je odstraníte ve Windows nebo jiném operačním systému. Místo toho je tato oblast jednotky jednoduše označena k přepsání. Dokud k přepsání ještě nedošlo, můžete jej obnovit pomocí speciálního softwaru.
SSD disky téměř znemožňují obnovení čehokoli, pokud je disk poškozen nebo jsou smazány soubory. Pokud dojde k elektrickému přepětí HDD je poškozený, stále jej můžete přestavět s novou elektronikou disku, ale protože SSD je výhradně elektrické, mohla by se smažit veškerá paměť..
Nepomáhá ani to, že SSD mají sofistikované řadiče, které dělají spoustu věcí s fyzickými datovými operačními systémy, o kterých nevědí. Například příkaz TRIM používaný SATA SSD preventivně odstraňuje paměťové buňky, které byly označeny k odstranění, aby se urychlil proces zápisu nových dat. Takže trik na obnovení smazání na ně nebude fungovat!
Budoucnost je Solid-State
I když SSD nejsou dokonalé, představují takový skok ve výkonu úložných jednotek, že se jejich případná dominance na trhu úložiště zdá nevyhnutelná. Očekáváme, že časem i SLC SSD zlevní, zatímco méně odolné typy SSD budou ještě chytřejší, pokud jde o omezení opotřebení.
Technologie pevných disků měla v začátcích také svůj značný podíl problémů, ale máme pocit, že jakékoli problémy, které stále mají SSD, budou vyřešeny v rekordním čase.
.