Wie funktionieren SSDs??

Speichermedien sind eine der wichtigsten Komponenten von Computern. Ob einfache Dokumente, Fotos, Videos oder eine andere Art von Datei, die Sie sich vorstellen können. In der heutigen Nachfrage nach einer schnelleren Datenverarbeitung ist Hochgeschwindigkeitsspeichermedien eine absolute Notwendigkeit, insbesondere in Branchen, die große Datenmengen wie Finanzen, Gesundheitswesen und Luft- und Raumfahrt verarbeiten. Es ist eine Notwendigkeit für Unternehmen; Sogar Verbraucher bevorzugen Speicher mit großen Kapazitäten und einer schnelleren Datenverarbeitung.

Die gute alte Festplatte hat uns jahrzehntelang gut geeignet. Es wird heute noch mit vielen Verbesserungen in Bezug auf Haltbarkeit, Geschwindigkeit und Größe verwendet. Leider kann es immer noch nicht mit der zunehmenden Nachfrage nach der schnelleren Geschwindigkeit dieser schnelllebigen Generation Schritt halten. Darüber hinaus ist es trotz der Verbesserungen aufgrund seiner mechanischen Spinnscheibe immer noch anfällig für Versagen. Aus diesem Grund wurden viele Alternativen zum Spinnantrieb entwickelt. Einer von ihnen ist der Festkörperantrieb oder einfach SSD.

Was ist SSD?

SSD handelt. Die meisten SSDs verwenden Flash -Erinnerungen, einige Sorten verwenden DRAM und einige verwenden eine Kombination von beidem. SSDs haben keine mechanischen Teile und sind daher widerstandsfähiger gegen Schock, produzieren viel weniger Rauschen und haltbarer als herkömmliche HDDs. Sie können sich SSDs als größere und schnellere Version der USB -Laufwerke vorstellen.

SSDs gibt es seit den 1950er Jahren, aber ihr exorbitanter Preis, die kurze Lebensdauer und die begrenzte Kapazität haben sie zu einer unpraktischen Wahl für Computersysteme gemacht. Ihre schnellere Zugangszeit und niedrigere Latenz als HDDs wurden jedoch von den Herstellern nicht übersehen. Nach zahlreichen Innovationen und erheblichen Preisabfällen erlangte SSDs Ende der 2000er Jahre eine massiv. Obwohl wir hauptsächlich von SSDs hören, die in Computern und Laptops verwendet werden, werden SSDs auch in anderen elektronischen Geräten für die Datenspeicherung verwendet, z.

Wie funktionieren SSDs??

SSDs sind Halbleitergeräte, die eine Reihe von NAND -Flash -Erinnerungen enthalten, die aus Transistoren bestehen. Die grundlegendste Einheit in einer SSD ist die Zelle. Die Zellen sind in einem Gitter organisiert, und das Netz besteht aus einzelnen Zeilen und Zellensäulen, die als Seite bezeichnet werden. Das gesamte Gitterlayout, das die Seiten enthält, wird als Block bezeichnet. Ganz im Gegenteil der Konvent. Daten werden in die Zellen geschrieben und gelesen, die den Datenzugriff in SSDs fast sofort im Gegensatz zum Spinnmechanismus von HDD machen.

SSD -Controller

Es gibt eine Komponente in SSDs, die neben den Flash -Erinnerungen am kritischsten ist. Der SSD -Controller ist ein eingebetteter Prozessor, der für die Verwaltung von Datenoperationen innerhalb von SSDs verantwortlich ist und die Daten in den Zellblöcken organisiert und sich mit Prozessen wie Verschleiß -Leveling, Müllsammlung und Ausstattung innerhalb der SSDs kümmern kann. Es dient auch als Brücke zwischen den Eingangs-/Ausgangsschnittstellen des SSD und den Flash -Erinnerungen. Ein Großteil der Leistung eines SSD hängt von der Effizienz des Controllers ab. Der Grund, warum Hersteller die Controller -Techniken und -Architektur, die sie unter Verschluss verwenden, halten, um ihren Vorteil gegenüber anderen Wettbewerbern zu erhalten.

SSD -Techniken

Wie bereits erwähnt, ordnen SSDs Daten in Zellen, Seiten und Blöcken an. Während das Schreiben von Daten in leere Zellen recht einfach ist, erfordern die Überschreiben von Daten in den Zellen mehr Arbeit. Während Daten auf Seiten gelesen und geschrieben werden, kann sie nur in Blöcken gelöscht werden. Neue Daten können nur festgestellt werden, wenn die vorhandenen Daten zum ersten Mal gelöscht werden, wenn die Zelle besetzt ist. Wenn bestimmte Zellen in einem Block aktualisiert werden müssen, muss der gesamte Block vor dem Löschen zuerst in einen leeren Block kopiert werden. Die Daten und die aktualisierten Daten können dann nach dem Löschen des gesamten Blocks in die Zellen zurückgeschrieben werden.

Der Schreibprozess in SSD wird als Programm-/Löschzyklen (PE -Zyklen) bezeichnet. Der P/E -Zyklus von Flash -Zellen ist begrenzt, und wenn die Grenze erreicht ist, wird die SSD unzuverlässig und instabil. In einigen Fällen wird die SSD zu Fehlern führen, wird jedoch in schlechteren Fällen unbrauchbar werden. Das häufige Überschreiben von Zellen wird schließlich die Lebensdauer der SSD verkürzen. Um dieses Problem zu mildern, werden einige Techniken verwendet, um sicherzustellen, dass Flash -Zellen während des gesamten Schreib-/Löschprozesses gleichmäßig verwendet werden.

Müllsammlung

Die Müllsammlung entfernt Dateien, die vom Betriebssystem wie gelöscht oder geändert werden. Der Controller sortiert Seiten, die immer noch nützlich sind, und verschiebt sie in einen neuen Block, sodass diejenigen, die bereits gelöscht werden können.

Nivellierung tragen

Eine weitere SSD -Technik, die angewendet wird, um Daten gleichmäßig auf die Flash -Zellen zu verteilen. Nehmen wir an, wir haben Blöcke A und B. Block A enthält Dateien, die ständig bearbeitet oder aktualisiert werden, was zu häufigen P/E -Zyklen in Block A führt. Block B hingegen enthält Daten, die nicht häufig bearbeiten oder aktualisiert werden müssen, wie Filme oder Bilder. Dies verlässt Block B mit mehr P/E -Zyklen als Block A und wird schließlich dazu führen, dass Block A schneller abnimmt als Block B. Die Verschleiß -Leveling besteht darin, die Löschzahlen der Blöcke zu überprüfen, um festzustellen, welche Blöcke weniger verwendet werden, und werden diese Blöcke für den zukünftigen Gebrauch freisetzen. In unserem Beispiel verschiebt in unserem Beispiel die Daten von Block B auf Block A, vorausgesetzt, Block B ist selten überschrieben. Auf diese Weise wird Block B während des nächsten Speichervorgangs verwendet. Die Verschleißnivellierung verlängert die Lebensdauer der SSD, indem alle Blöcke gleichermaßen verwendet werden.

TRIMMEN

Inzwischen können Sie bereits feststellen. Dieser konstante Schreib-/Löschzyklus verursacht langfristig die langsame Leistung von SSDs. Ein Betriebssystembefehl verringert die Anzahl der P/E -Zyklen und verlängert die Lebensdauer der SSD.

Der Befehl TRIM gibt der SSD mit, welche Daten als abgestanden markiert sind und gelöscht werden können. Trim funktioniert mit Müllsammlung, um gute Daten aus abgestandenen Daten zu sortieren. Ein großer Vorteil von TRIM ist, dass es auf einer Seitenebene anstelle einer Blockebene funktionieren kann, was bedeutet, dass Daten auf Seiten gelöscht werden können, anstatt den gesamten Block zu löschen.

TRIM gilt für SSDs, die die ATA -Schnittstelle verwenden, obwohl andere Schnittstellen auch ähnliche Befehle aufweisen, wenn auch mit einem anderen Namen. TRIM verbessert die Effizienz und Langlebigkeit einer SSD, aber trotz seiner Vorteile und nicht alle SSDS -Support -Trimms, da nicht alle Betriebssysteme mit dem Trim -Befehl erstellt werden. Ohne Trim wird die SSD nicht wissen, dass ein bestimmter Bereich Daten enthält, die nicht mehr erforderlich sind, bis Daten wieder in diesen Bereich geschrieben werden müssen. Die SSD muss zuerst die unbrauchbaren Daten löschen und den Löschzyklus durchlaufen, der den gesamten Prozess verlangsamt.

Abschluss

SSDs haben derzeit je nach Benutzeroberfläche unterschiedliche Formfaktoren, die sie verwenden. Da sie normalerweise kleiner als HDDs sind, bieten sie den Herstellern Flexibilität bei der Gestaltung der Computer. SSDs sind auch schneller, stabiler, langlebiger und effizienter als die herkömmlichen HDDs, die sie zur bevorzugten Wahl für sekundäre Speichermedien von Herstellern und Verbrauchern machen, gleichermaßen.