SSD дискілері деген не және олар қалай жұмыс істейді?

Бүгінгі таңда біз қатты күйдегі SSD технологиясының жұмыс істеуінің негізгі ұстанымдарын және принциптерін талқылаймыз. Естеріңізге сала кетейік, мақаланың бірінші бөлігінде бір SSD және екі HDD дискінің салыстырмалы сынақтан өткіздік. Ішкі және оның негізгі блоктарының қалай көрінетінін қарастырды.

Сондай-ақ, осы технологияның негізгі артықшылықтары келтірілген және қазір оған тән кемшіліктерді қарастырайық. Тізім түрінде бастысы болсын:

1. Жоғары (HDD дискілеріне қатысты) деректерді сақтау құны, яғни. - Біз көп ақша үшін дискілік сыйымдылықты азайтамыз
2. Электр кедергілеріне және электрмен жабдықтау проблемаларына (магниттік өрістер, магниттік өрістер, статикалық электр қуатының кенеттен өшуі) магниттік жазу принципі бар құрылғыларға қатысты үлкен әлсіздік
3. Толығымен дискіні толтыра алмайсыз (бос орынның 15-20% бос болуы керек)
4. Тасымалдаушының қызмет ету мерзімі оның жасушаларының жазу циклдарының белгілі бір санымен шектеледі

Келіңіздер - тәртіппен! Алдымен, SSD дискісі дегеніміз не және оны пайдалану принципі қандай?

SSD дискісі

Бұл ферромагниттік қабатпен жабылған қатты дискілердің орнына NAND флеш-жадының чиптері пайдаланылатын қатты күйдегі диск.

NAND жад микросхемасы

NAND жады - флэш-жадтың эволюциясы, оның чиптері әлдеқайда аз өнімділікке, ұзақ өмір сүруге және сындарлы түрде көп массивке ие болды.

Мүмкін сіз флэш-жады 1984 жылы «Toshiba» компаниясының бөлімшелерінің бірінде әзірленді. Бұл дамуға негізделген бірінші коммерциялық чип 1988 жылы Intel шығарған болатын. Бір жылдан кейін (1989 жылы) сол «Toshiba» NAND флэш-жадысының жаңа түрін ұсынды.

Қазіргі уақытта NAND жадының үш негізгі нұсқасы (модификациясы) бар:

• SLC (бір деңгей - бір деңгейлі ұяшық)
• MLC (екі деңгейлі - көп деңгейлі ұяшық)
• TLC (үш деңгейлі үш деңгейлі ұяшық)

Ең қымбат және сенімді шешімдер SLC фишкаларындағы құрылғылар болып табылады. Неліктен? Олар әрбір жадта сақталатын ақпараттың тек бір битіне рұқсат береді. Олардың айырмашылығы MLC және TLC чиптері сәйкесінше екі-үш бит сақтай алады. Бұл жады клеткаларының қақпаларында электр зарядының әртүрлі деңгейлерін қолдануға байланысты болды.

Схематично, ол келесі түрде ұсынылуы мүмкін:

Мұндай көп деңгейлі құрылым бірдей физикалық көлемі бар чиптің сыйымдылығын айтарлықтай арттырады (соңында әрбір гигабайт арзанырақ). БІРАҚ! Еш нәрсе тегін берілмейді! Сондықтан MLC және TLC чиптері өздерінің «өмірін» қысқартады, бұл олардың жасушаларын қайта жазу циклдарының санына тікелей байланысты.

SLC үшін бұл 100,000 MLC 10,000 үшін және TLC үшін 5000 текшелерге арналған циклдар, бұл сенімділіктің төмендеуі электр тогының салдарынан оның күйінің өзгеруіне байланысты шағын камераның диэлектрлік қабатының біртіндеп бұзылуы болып табылады. Сонымен қатар, әрбір жаңа деңгейде электрлік сигнал деңгейін қате тану міндеті күрделене түседі, яғни деректерді қажет ететін ұяшықты іздеудің жалпы уақыты артып, оқу қателерінің ықтималдығы артады.

Жоғарыда сипатталған құбылыстармен күресу үшін, өндірушілер SSD дискілері үшін мамандандырылған жоғары интеллектуалды басқару микроконтроллерлерін әзірлеуі тиіс, олар кіріс-шығыс процедураларынан басқа, бұқаралық ақпарат құралдарына флэш-жады фишкасы біркелкі етіп, - Қателерді түзету және т.б.

Бұл қатты күйдегі SSD дискілерінің әлсіз нүктесі болып табылады, себебі ол қуат мәселелеріне және ондағы қамтылған микробағдарламаға (микробағдарламаға) зақым келтіреді, ол барлық пайдаланушы деректерінің толық жоғалуына әкелуі мүмкін. Олардың дұрыс қалпына келтірілуі HDD дискілеріне қарағанда көбірек еңбекке негізделген операция болып табылады. Деректер әртүрлі жад микросхемалары арқылы шашыраңқы болғандықтан және олардың бастапқы құрылымын дұрыс қалпына келтіру қажет, бұл оңай емес.

Сондықтан, SSD дискілерін өндірушілер үнемі өздерінің дискілерінің бағдарламалық жасақтамасын жаңартады және оларды тегін жүктеу, апаттық жағдайдағы деректердің жоғалуын болдырмау және құрылғының алгоритмдерін жетілдіру және жақсарту үшін кері жүктейді.

Ұсыныс! Сіздің SSD құрылғыңыздың «микробағдарламалық жасақтамасын» мезгіл-мезгіл жаңартыңыз, оны өндірушінің веб-сайтынан жүктеп алыңыз.

MLC жады клеткаларының нашарлауымен өндірушілер де магниттік жазу дискілерінде жақсы орнатылған әдіспен күресуде: тозған жасушалардың динамикалық алмастыруы үшін олардың көлемінің бір бөлігін (10-20%) резервтеу. HDD жағдайда, бұл аймақ қатты дискінің нашар секторларын ауыстыруға қызмет етеді.

Бірақ біз, тұтынушылар секілді, SSD дискісіне оның шектеулі «өмір» ресурстарын жұмсамауға және операциялық жүйені қажетсіз дискіге кіруді барынша азайтатын етіп теңестіруге көмектеседі.

Мен не істеу керек және неден аулақ болудың жалпы қағидаларын көрсетемін, сіз жүйеңізді қатты күйдегі дискімен оңтайлы жұмыс үшін орнатасыз.

Мысалы: Windows жүйесінің операциялық жүйесі сцепфонды («pagefile.sys» жасырын жүйелік файл) белсенді пайдаланатындығын білеміз. Бұл SSD дискілерінің бұзылуына және жоғарыда айтылғандардың бәріне қатысты нені білдіреді? Жүйенің жекелеген аймағының флэш-дискінің қарқынды пайдаланылу фактісі (ол кейбір ресми және қажет емес деректердің үстінен жазылады және іс жүзінде ол белсенді түрде ескіреді)!

Не істеуге болады? Бұл дұрыс! Своп файлын басқасына (SSD дискісіне емес) ауыстыру, мен сияқты, немесе көп мөлшерде жедел жадымен оны толығымен тастау (оны «0» деп қойыңыз)?

Біз бұдан әрі қарай жүреміз: дефрагментация процедурасы бұл құрылғының түрі үшін қажет емес (соңғы файл қай жерде болмасын, қандай да бір ұяшық үшін қатынас жылдамдығы бірдей), бірақ ол жай зиянды. Жоғарыда сипатталған дәл сол себепті. Дискіге артық (бос тұрған) қол жеткізу тек шектеулі ресурстарын азайтады. Сонымен, тиісті дефрагментациялау қызметін өшіріңіз. Сондай-ақ, жылдам іздеуге қажет файлдарды индекстеуді өшіру артық емес, бірақ ол біз жиі қолданатын ба?

Менің ойымша, сіз қағып алған принцип. Енді сізге SSD дискісін пайдалануды оңтайландыратын шағын «SSD Mini Tweaker» бағдарламасы (Tweaker-optimizer) көрсетгім келеді. Тиісті элементтердің алдында қажетті құсбелгі қойып, «Өзгерістерді қолдану» батырмасын басыңыз.

Компьютер қайта іске қосылады және өзгертулер күшіне енеді. Бағдарлама ресейлік интерфейске және орыс тіліндегі толық ақпаратқа ие болғандықтан тамаша. Сонымен, кез келген уақытта сіз ажыратқыңыз немесе тартылатын функциямен таныса аласыз.

Утилиттерді біздің сайтымыздан жүктеп алыңыз. 32-биттік және 64-биттік жүйелердің мұрағаттық нұсқаларында және орыс тіліндегі анықтамалық файлдарда.

Біз дискіні оңтайлы пайдалануға және оның жады клеткаларының тозуына көп уақыт жұмсағандықтан, мен сіздерге тағы бір қызықты дамуды ұсынуға мүмкіндік бермеймін. «SSD Life Pro» бағдарламасы, оның негізгі міндеті дискінің жұмыс уақытын қадағалау және оның сәтсіз күнін хабарлау болып табылады.

Өкінішке орай, утилит «Disaster» дискімнің «өмір сүру уақытын» есептей алмады, бірақ басқа қызықты ақпаратты көрсетті.

Мұнда біз не көреміз? «FW: 1.00» жазбасы дискінің микробағдарлама нұсқасы, төменде орналасқан және бос орынды, бірінші қуаттылықтан және жұмыс санын бастағаннан кейінгі жалпы жұмыс уақытын көрсетеді. Сондай-ақ, TRIM сызығына (белсенді болуы керек) назар аударыңыз, бұл SSD дискісінің өнімділігі оңтайлы екенін көрсетеді.

Төменде сол бағдарламаның жұмысының скриншоты, бірақ оның әзірлеушісінің сайтынан алынған. Бұл «Intel» компаниясынан жүргізілген диск жетегінің SMART параметрлерін дұрыс беруін және олардың негізінде утилитаның оның жай-күйінің кеңейтілген болжамын көрсеткенін көрсетеді.

Көріп отырғандай, диск жетегінің 2020 жылдың 7 қарашасында «тағайындалғаны» белгілі болады.

Егер сіз «Бұл қалай ойлайсыз?» Деген сілтемені бассаңыз, бағдарлама терезесінің жоғарғы жағында әзірлеушінің сайтына өтіңіз және біз бұл есептеудің нақты қалай жасалатынын көре аламыз ба?

Осы тақырыпты қорытындылай келе, қатты дискілерге арналған SSD-нің мінсіз жұмыс жағдайлары 75% -дан төмен статистикалық (сирек өзгертілген) және динамикалық (жиі өзгеретін) ақпарат коэффициенті 3-ден кем болса, бұл барлық құрметті Intel фирмасының ұсынысын тыңдаймыз. Дискідегі бос орынның соңғы 10-20% -ын пайдаланбаңыз, себебі олар «TRIM» командасының дұрыс жұмыс істеуі үшін қажет. Оны жұмыс істеу үшін деректерді қайта топтастыру үшін бос орын қажет (дефрагментациялау функциясы сияқты). Жалпы ереже - неғұрлым кең бос орын - құрылғы жылдамырақ жұмыс жасайды.

Қазіргі уақытта SSD драйвері операциялық жүйе мен бағдарламалар орнатылған жүйелік бөлім ретінде өте қолайлы. Деректер және олар бойынша барлық жұмыс (мүмкіндігінше) екінші (HDD) дискіде болуы керек. Сондай-ақ, қатты күйдегі дискілер серверлерде статикалық деректерді кэштау үшін тиімді қолданылады.

Ал енді қатты дискілердің қымбат емес SSD үлгілері неге жоғары сапалы жылдамдыққа ие екенін және олардың «кіші» бауырларынан айырмашылығы неде екенін қысқаша қарастырайық.

Біріншіден, бұл мульти-арна ретінде жасалуы мүмкін смарт-дискінің контроллері. - деректерді бір уақытта флэш жады дискісінің әрбір чипіне жаза алады. Нәтижесінде, құрылғының жалпы өнімділігі контроллер арналарының санына көбейтілген бірыңғай жад микросхемасының жылдамдығына тең болады. Ал, жағдайды аздап жеңілдетеді :)

Сондай-ақ, қымбат модельдерде қосымша элементтер пайдаланылады, олар бортқа сіңіріледі. Бұл, мысалы, дискідегі RAM чипінің жанында орналасқан қуат өшпеген жағдайда кэштен деректердің кепілді сақталуын қамтамасыз ететін бірқатар конденсаторлар болуы мүмкін.

Жетектің зиянды ұяшықтарының сыни массасы сыни деңгейге жеткенде, чиптің микробағдарламасы жазу функцияларына SSD дискісін толығымен бұғаттай алады және оны «тек оқуға арналған» режиміне қоюға болады, ол құрылғы деректерінің сақталуына кепілдік береді (деректерді резервтік көшіру мүмкіндігі), құрылғының толық сәтсіздігіне дейін.

Және осы мақаланың соңында қатты дискілердің басқа қызықты нұсқасына тоқталайық. Бұл «RAM SSD» дискілері. Бұл не?

Мұндай гибридті құрылғылар ақпараттық жадты сақтау үшін пайдаланылады, ол компьютердің ЖЖҚ модулінде қолданылатындарға толығымен бірдей. Олар деректерге жылдам қатынау жылдамдығы, жылдамдықты оқу және жазу мүмкіндігі бар және үлкен дерекқорларды жылдамдату үшін және ең жоғары өнімділік қажет болғанда табысты пайдаланылуы мүмкін.

Мұндай жүйелер электр қуатының жоқтығынан жұмыс істеуін қамтамасыз ететін батареялармен жабдықталған, ал қымбатырақ үлгілер - резервтік жүйелер, деректер HDD тасымалдаушыға көшірілген кезде.

Операциялық жүйе қатты диск ретінде анықталған ұқсас құрылғы ұқсас көрінеді.

RAM SSD дискісі

Міне, PCI Express X1 картасында жасалған қарапайым нұсқа

Көріп отырғаныңыздай, мұнда пайдалану принципі бірдей, бірақ RAM чиптерінің немесе HDD-ның «құймақтарының» функциясы мұнда қарапайым RAM модульдері арқылы орындалады.

Енді уәде етілгендей, қатты күйдегі дискіні пайдаланғаннан кейін субъективті сезімдер туралы бірнеше сөз айтқым келеді. Операциялық жүйе (Windows 7) жүктеліп, жылдамырақ өшірілді. Бағдарламаларды орнату және іске қосу туралы да айтуға болады. Кейбір қосымшалар таң қалдырады: «Microsoft Word 2003» «секундтан аз» түсіреді! Сіз онымен жұмыс істеу үшін ақылмен дайындалуға уақыт жоқ :) Иә, тез, бірақ керемет нәрсе күтпейді, бұл «революция» емес, «эволюция» :)