Solid state drive

A

solid state drive (SSD) adalah sebuah perangkat penyimpanan data yang menggunakan solid-state memory untuk menyimpan data persisten . SSD dibedakan dari tradisional hard disk drive (HDD), yang elektromekanis perangkat mengandung berputar disk dan bergerak membaca / menulis kepala. SSD, sebaliknya, menggunakan microchip , dan tidak mengandung bagian yang bergerak . Dibandingkan dengan HDD tradisional, SSD biasanya kurang rentan terhadap fisik lebih tenang shock,, dan memiliki lebih rendah waktu akses dan latensi .SSD menggunakan antarmuka yang sama dengan hard disk drive , sehingga mudah menggantikan mereka dalam sebagian besar aplikasi.

Pada 2010, sebagian besar menggunakan SSD berbasis memori flash NAND- , yang mempertahankan memori bahkan tanpa daya. SSD menggunakan volatile -random access memory (RAM) juga ada untuk situasi yang membutuhkan akses lebih cepat, tetapi tidak selalu perlu ketekunan data setelah kehilangan kekuasaan, atau menggunakan baterai untuk membuat cadangan data setelah power akan dihapus.

Sebuah drive hibrida mengkombinasikan fitur dari sebuah HDD dan SSD dalam satu unit.

Pembangunan dan sejarah

Awal SSD menggunakan RAM dan teknologi serupa

Asal-usul SSD berasal dari tahun 1950-an menggunakan dua teknologi yang sama, memori inti dan Kartu Capacitor Read Only Store (CCROS) . Ini unit memori tambahan , karena mereka disebut pada waktu itu, muncul selama era vakum tabung komputer. Tetapi dengan pengenalan lebih murah unit penyimpanan drum mereka menggunakan dihentikan., Kemudian, pada 1970-an dan 1980-an, SSD dilaksanakan dalam memori semikonduktor untuk awal superkomputer dari IBM , Amdahl dan Cray. Namun, yang sangat tinggi harga SSD built-to-order membuat mereka sangat jarang digunakan.

Pada tahun 1978, Texas Memory Systems memperkenalkan 16 kilobyte (KB) RAM solid-state drive yang akan digunakan oleh perusahaan-perusahaan minyak untuk data seismik akuisisi. Pada tahun berikutnya, StorageTek mengembangkan jenis modern pertama-solid state drive. The Sharp PC-5000 , diperkenalkan pada tahun 1983, digunakan 128 solid-state storage kartrid kilobyte, yang mengandung bubble memory . Pada bulan September 1986, Santa Clara Systems memperkenalkan BatRam, 4 megabyte (MB) Penyimpanan massal sistem dapat ditingkatkan menjadi 20 MBs menggunakan 4 MB memori modul. Paket termasuk baterai isi ulang untuk melestarikan isi memori chip saat array tidak bertenaga. ^[9] 1987 melihat masuknya EMC Corporation ke pasar SSD, dengan memperkenalkan drive untuk-komputer mini market. However, EMC exited the business soon after. Namun, EMC keluar bisnis segera setelah.

berbasis Flash SSD

Pada tahun 1995, M-Systems memperkenalkan berbasis flash solid-state drive. Sejak itu, SSD telah berhasil digunakan sebagai HDD pengganti oleh industri militer dan ruang angkasa, serta aplikasi mission-critical lainnya. Aplikasi ini memerlukan luar biasa waktu yang berarti antara kegagalan (MTBF) harga yang solid-state drive mencapai, berdasarkan kemampuan mereka untuk menahan shock ekstrim, getaran dan suhu berkisar.

BiTMICRO membuat sejumlah perkenalan dan pengumuman pada tahun 1999 sekitar SSD berbasis flash termasuk 18 GB 3.5 "SSD. Fusion-io mengumumkan berbasis SSD PCIe dengan 100.000 Input / Output Operations Per Second (IOPS) dari kinerja dalam kartu tunggal dengan kapasitas hingga 320 gigabyte pada tahun 2007. Pada Cebit 2009, OCZ menunjukkan 1 terabyte (TB) flash SSD menggunakan interface PCI Express x8. ini mencapai maksimum kecepatan tulis 654 megabyte per detik (MB / s ) dan kecepatan baca maksimum 712 MB / s. Pada bulan Desember 2009, Micron Technology mengumumkan SSD pertama dunia menggunakan 6 gigabits per detik (Gbps) SATA interface.

Enterprise Flash Drives

Enterprise Flash Drives (EFDs) dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan saya tinggi / performa O (IOPS), kehandalan, dan efisiensi energi. Dalam kebanyakan kasus DKE adalah sebuah SSD dengan satu set spesifikasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan SSD yang biasanya akan digunakan pada komputer notebook. Istilah ini pertama kali digunakan oleh EMC pada bulan Januari 2008, untuk membantu mereka mengidentifikasi produsen SSD yang akan menyediakan produk-produk memenuhi standar yang lebih tinggi. ^[17] Tidak ada badan standar yang mengontrol definisi EFDs, sehingga setiap produsen SSD dapat mengklaim untuk menghasilkan EFDs ketika mereka mungkin tidak benar-benar memenuhi persyaratan. Likewise there may be other SSD manufacturers that meet the EFD requirements without being called EFDs. ^{[ 18 ]} Demikian juga mungkin ada lain SSD produsen yang memenuhi persyaratan DKE tanpa EFDs disebut. ^[18]

Arsitektur dan fungsi

Komponen penyimpanan utama dalam SSD telah DRAM memori volatile karena mereka pertama kali dikembangkan, tetapi sejak tahun 2009 itu lebih sering flash NAND memori non-volatile .

Flash drive

Kebanyakan produsen SSD menggunakan flash memori volatile non- untuk membuat kasar dan kompak lebih banyak perangkat untuk pasar konsumen. flash memory berbasis SSD ini, juga dikenal sebagai flash drive, tidak memerlukan baterai. Mereka sering dikemas dalam faktor bentuk disk drive standar (1,8, 2.5-, dan 3,5-inci). Di samping itu, non-volatilitas memungkinkan SSD flash untuk mempertahankan memori bahkan selama listrik padam tiba-tiba, memastikan data ketekunan. Memori Flash SSD lebih lambat dari DRAM SSD dan beberapa desain yang lebih lambat daripada HDD tradisional pada file yang besar, tetapi flash SSD tidak memiliki bagian yang bergerak dan dengan demikian mencari kali dan keterlambatan lain yang terdapat dalam disk elektro-mekanis konvensional dapat diabaikan.

SSD Komponen:

• Controller : Termasuk elektronik yang menjembatani komponen memori NAND ke SSD I / O interface. controller ini adalah prosesor embedded yang menjalankan perangkat lunak tingkat firmware dan merupakan salah satu faktor yang paling penting kinerja SSD. ^[21]
• Cache: Sebuah berbasis flash SSD menggunakan sejumlah kecil DRAM sebagai cache, mirip dengan cache pada drive Hard disk . Sebuah direktori penempatan blok dan meratakan memakai data juga disimpan dalam cache sementara drive beroperasi.
• penyimpanan Energi: Komponen lain dalam SSD berkinerja tinggi adalah bentuk kapasitor atau baterai. Hal ini diperlukan untuk menjaga integritas data sehingga data dalam cache dapat bersemangat untuk drive ketika kekuasaan terjatuh, beberapa bahkan mungkin memiliki kekuasaan cukup lama untuk mempertahankan data dalam cache sampai daya dilanjutkan.

Kinerja SSD dapat skala dengan jumlah chip flash NAND paralel digunakan dalam perangkat. A Sebuah chip NAND tunggal adalah relatif lambat, karena sempit (8 / 16 bit) interface IO asynchronous, dan latensi tinggi tambahan operasi IO dasar (khas untuk SLC NAND - ~ 25 mikrodetik untuk mengambil halaman 4K dari array ke buffer IO pada membaca, ~ 250 mikrodetik untuk melakukan halaman 4K dari buffer IO untuk array di tulis, ~ 2 ms untuk menghapus blok 256 KB). Ketika beberapa NAND perangkat beroperasi secara paralel di dalam sebuah SSD, timbangan bandwidth, dan latency tinggi dapat disembunyikan, selama operasi yang beredar cukup banyak tertunda dan beban didistribusikan secara merata antara perangkat.

Micron / Intel SSD dibuat flash drive lebih cepat dengan menerapkan striping data (mirip dengan RAID 0) dan interleaving. Penciptaan ini diizinkan SSD ultra-cepat dengan 250 MB / s efektif membaca / menulis.

SLC versus MLC

Harga yang lebih rendah biasanya menggunakan multi-level cell (MLC) memori flash, yang lebih lambat dan kurang dapat diandalkan dibandingkan single-level cell (SLC) flash memory. Hal ini dapat dikurangi atau bahkan dibalik dengan struktur desain internal dari SSD, seperti interleaving, perubahan algoritma menulis ^[24] , dan kelebihan kapasitas lebih untuk meratakan-pakai algoritma untuk bekerja dengan.

drive berbasis DRAM

SSD berbasis pada memori volatile seperti DRAM dicirikan oleh data akses ultrafast, umumnya kurang dari 10 mikrodetik , dan digunakan terutama untuk mempercepat aplikasi yang lain akan diadakan kembali oleh latency Flash SSD atau HDD tradisional. SSD berbasis DRAM baik biasanya menyertakan baterai internal atau eksternal AC / DC adaptor dan backup sistem penyimpanan untuk memastikan kegigihan data sementara tidak ada daya yang dipasok ke drive dari sumber eksternal. Jika daya hilang, baterai menyediakan listrik, jika semua informasi disalin dari random access memory (RAM) untuk back-up penyimpanan. Ketika daya kembali, informasi tersebut disalin kembali ke RAM dari-up penyimpanan cadangan, dan SSD resume operasi normal (mirip dengan hibernate fungsi yang digunakan dalam sistem operasi modern).

Jenis SSD biasanya dilengkapi dengan jenis yang sama modul DRAM yang digunakan dalam PC biasa dan server, yang memungkinkan mereka untuk ditukar keluar dan diganti dengan modul yang lebih besar.

Sebuah Remote Access Memory Disk tidak langsung (RIndMA Disk) menggunakan komputer sekunder dengan jaringan yang cepat atau (langsung) Infiniband koneksi untuk bertindak seperti berbasis SSD RAM, namun lebih cepat Flash SSD berbasis memori baru sudah tersedia pada tahun 2009 adalah membuat pilihan ini tidak sebagai biaya yang efektif.

DRAM berbasis solid-state drive terutama berguna pada komputer yang sudah memiliki jumlah maksimum RAM yang didukung. Sebagai contoh, beberapa sistem komputer yang dibangun pada 32 x86- arsitektur secara efektif dapat diperpanjang di luar 4 gigabyte (GB) membatasi dengan menempatkan paging file atau swap file pada SSD berbasis DRAM. ^] Karena paging file digunakan ketika tidak ada ruang yang tersisa di memori utama dan dengan mengorbankan kecepatan, menempatkan file paging pada SSD berbasis DRAM akan memungkinkan komputer untuk mengambil keuntungan dari kecepatan SSD ketika memerlukan lebih banyak ruang di memori utama dan resort untuk menggunakan paging file .

faktor Form

Ukuran dan bentuk dari perangkat tersebut sebagian besar didorong oleh ukuran dan bentuk komponen yang digunakan untuk membuat perangkat tersebut. HDD Tradisional dan drive optik dirancang di sekitar berputar piring atau cakram optik bersama dengan motor spindle dalamnya. Jika SSD terdiri dari berbagai saling sirkuit terpadu (IC) dan konektor interface, maka bentuknya bisa apa saja dibayangkan karena tidak lagi terbatas pada bentuk berputar drive media. Beberapa solusi penyimpanan solid state datang dalam chassis yang lebih besar yang bahkan mungkin rak-mount form factor dengan SSD banyak di dalamnya. Mereka semua akan terhubung ke sebuah bus umum di dalam casing dan terhubung luar kotak dengan satu konektor.

Standar faktor bentuk HDD

Keuntungan menggunakan HDD faktor bentuk yang sekarang akan mengambil keuntungan dari infrastruktur yang luas telah diposisikan untuk me-mount dan menghubungkan drive untuk sistem host. Faktor-faktor bentuk tradisional yang dikenal dengan ukuran berputar media, misalnya, 5,25 ", 3.5", 2.5 ", 1,8" , bukan oleh dimensi casing drive.

-HDD faktor bentuk rokok

Faktor bentuk yang lebih umum untuk modul memori yang sekarang digunakan oleh SSD untuk mengambil keuntungan dari fleksibilitas mereka dalam menata komponen. Beberapa di antaranya PCIe , mini PCIe , mini-DIMM , MO-297 , dan banyak lagi. Setidaknya satu produsen, InnoDisk, menghasilkan drive yang duduk langsung pada konektor SATA pada motherboard tanpa dukungan lain atau mekanik meningkat. Beberapa SSD didasarkan pada faktor bentuk PCIe dan menghubungkan keduanya antarmuka data dan listrik melalui konektor PCIe menjadi tuan rumah. Drive ini bisa menggunakan Flash langsung controller PCIe atau ke-SATA jembatan perangkat PCIe-yang kemudian terhubung ke controller Flash SATA (s).

Perbandingan SSD dengan hard disk drive

Membuat perbandingan antara SSD dan biasa (spinning) Hard disk drive sulit. HDD Tradisional bangku-tanda yang berfokus pada menemukan aspek kinerja di mana mereka lemah, seperti waktu latensi rotasi dan waktu mencari. Seperti SSD tidak berputar, atau mencari, mereka mungkin menunjukkan keunggulan besar dalam tes tersebut. Namun, SSD memiliki tantangan dengan campuran membaca dan menulis, dan kinerja mereka dapat menurunkan dari waktu ke waktuSSD pengujian harus mulai dari pakai) disk penuh (, sebagai dan kosong disk baru mungkin jauh lebih baik menulis kinerja daripada akan menunjukkan setelah bertahun-tahun digunakan. .

Perbandingan (dengan tolok ukur) SSD, Secure Digital High Capacity (SDHC) drive, dan hard disk drive (HDD) diberikan dalam referensi.

Para dibongkar komponen dari sebuah hard disk drive (kiri) dan dari PCB dan komponen dari solid-state drive (kanan) Perbandingan mencerminkan ciri khas, dan mungkin tidak berlaku untuk perangkat tertentu.

Keuntungan

• Lebih cepat start-up karena tidak ada spin-up diperlukan.
• Cepat akses acak karena tidak ada "mencari" gerak sebagaimana diatur dengan memutar piring-piring disk dan membaca / menulis kepala dan-aktuator mekanisme kepala
• Rendah kali dibaca latency untuk drive RAM. Dalam aplikasi di mana hard disk berusaha adalah faktor pembatas, hasil ini dalam boot lebih cepat dan waktu menjalankan aplikasi. Konsisten performa membaca karena lokasi fisik data tidak relevan untuk SSD.
• fragmentasi Berkas memiliki efek yang dapat diabaikan^, lagi karena akses data degradasi akibat fragmentasi terutama karena disk lebih banyak kepala mencari kegiatan, sebagai data membaca atau menulis tersebar di berbagai lokasi pada disk, SSD tidak memiliki kepala dan dengan demikian tidak ada penundaan akibat kepala gerak (mencari).
• Diam karena kurangnya bagian yang bergerak operasi.
• ^] SSD biasanya memiliki konsumsi daya yang lebih rendah dari HDD dan, sebagai konsekuensinya, produsen laptop mulai untuk merangkul mereka sebagai pengganti opsional untuk HDD standar.
• kehandalan tinggi mekanis, sebagai kurangnya bagian yang bergerak hampir menghilangkan risiko kegagalan mekanis.
• Kemampuan untuk bertahan ekstrim shock, ketinggian, getaran dan temperatur yang ekstrem. Hal ini membuat SSD berguna untuk laptop , komputer mobile, dan perangkat yang beroperasi dalam kondisi ekstrim (flash).
• Kebal terhadap magnet.
• Untuk kapasitas SSD rendah, menurunkan berat badan dan ukuran: walaupun ukuran dan berat per satuan penyimpanan masih lebih baik untuk hard drive tradisional, dan microdrives tunggu hingga 20 GB penyimpanan dalam CompactFlash -faktor bentuk. Pada tahun 2008, SSD hingga 256 GB lebih ringan dari hard drive kapasitas yang sama.
• Kegagalan terjadi lebih sering saat menulis / menghapus data, yang berarti ada kemungkinan lebih rendah kerusakan data dapat dipulihkan lagi.
• SSD akses acak oleh alam dan dapat melakukan paralel reads pada beberapa bagian dari drive (sebagai lawan dari HDD, yang mengharuskan mencari waktu untuk setiap fragmen, asumsi unit kepala tunggal).
• Can also be configured to smaller form factors and reduced weight. ^{[ 42 ]} Bisa juga dikonfigurasi untuk faktor bentuk yang lebih kecil dan berat badan berkurang. ^[42]

Kekurangan

• Memori flash-drive memiliki daya tahan yang terbatas dan akan sering memakai setelah 1.000.000 untuk 2.000.000 / P siklus E (1.000 hingga 10.000 per sel) untuk MLC, dan sampai 5.000.000 P / E siklus (100.000 per sel) untuk SLC. Sistem berkas khusus atau desain firmware dapat mengurangi masalah ini dengan menyebarkan menulis melalui seluruh perangkat, yang disebut memakai perataan . Namun, efektif menulis siklus bisa jauh lebih sedikit, karena ketika menulis permintaan dibuat untuk suatu blok memori tertentu, semua data di blok adalah ditimpa bahkan ketika hanya bagian dari memori diubah. Amplifikasi menulis, sebagaimana dimaksud oleh Intel, bisa dikurangi dengan menggunakan menulis buffer memori. ^[48] Dalam kombinasi dengan meratakan keausan, lebih-provisioning flash drive SSD dengan kapasitas memori terhindar juga penundaan hilangnya kapasitas memori diakses pengguna. NAND memori dapat mengalami dampak negatif dari membaca dan program (menulis) mengganggu berasal dari lebih dari NAND mengakses lokasi tertentu. Ini terlalu sering menggunakan lokasi NAND menyebabkan bit dalam blok NAND untuk keliru mengubah nilai. dengan mengalihkan SSD NAND menulis untuk digunakan lokasi-kecil, sehingga mengurangi potensi untuk program atau menulis mengganggu. ^[49] Sebuah contoh untuk seumur hidup SSD dijelaskan secara rinci dalam wiki ini ^{[. meragukan - mendiskusikan ]} SSD berdasarkan DRAM, bagaimanapun, tidak menderita masalah ini.
• Wear leveling digunakan pada SSD berbasis flash memiliki implikasi keamanan. Sebagai contoh, enkripsi yang ada data yang tidak terenkripsi pada SSD berbasis flash tidak dapat dilakukan dengan aman karena memakai perataan menyebabkan sektor drive terenkripsi baru akan ditulis ke lokasi fisik yang berbeda dari lokasi mereka data-awal, tetap tidak terenkripsi di lokasi fisik yang asli. It is also impossible to securely wipe files by overwriting their content on flash-based SSDs. Hal ini juga mungkin untuk aman menghapus file dengan menimpa konten mereka di SSD berbasis flash.
• SSD menggunakan memakai perataan tidak dapat defragmented dalam rangka memberikan kecepatan baca sequential maksimum. Optimasi seperti membaca-depan tidak bekerja efisien jika file terfragmentasi (akses saat SSD berbasis flash adalah sekitar 0,1 ms ).
• Wear leveling digunakan oleh SSD paling intrinsik menyebabkan fragmentasi. ^[53] Selain itu, defragmenting SSD dengan Defragmenter adalah berbahaya karena pakai untuk menambah SSD untuk tidak bermanfaat. ^[54]
• Pada awal 2010, SSD masih lebih mahal per gigabyte dibanding hard drive. Sedangkan hard drive adalah sekitar US $ 0,10 per gigabyte selama 3,5 ", atau US $ 0.20 untuk 2.5", sebuah flash drive yang khas adalah US $ 2 per gigabyte.
• Flash SSD kapasitas Namun diperkirakan meningkat dengan cepat, dengan drive dari 1 TB telah dirilis untuk perusahaan dan aplikasi industri.
• SSD tua memiliki asimetris membaca vs menulis kinerja yang dapat menyebabkan masalah dengan fungsi tertentu di mana Operasi tulis dan baca diharapkan akan selesai dalam jangka waktu yang sama.
• SSD kinerja tulis secara signifikan dipengaruhi oleh ketersediaan gratis, blok diprogram. blok data tertulis sebelumnya yang tidak lagi digunakan bisa dipakai oleh TRIM , namun, bahkan dengan TRIM, lebih sedikit bebas, diprogram blok diterjemahkan menjadi kinerja berkurang.
• Sebagai hasil dari memakai perataan dan menulis menggabungkan , kinerja SSD degradasi dengan menggunakan. Namun, SSD paling modern sekarang mendukung perintah TRIM dan dengan demikian mengembalikan SSD kembali ke kinerja pabriknya bila menggunakan OS yang mendukungnya seperti Windows 7.
• SSD SATA berbasis pada umumnya menunjukkan menulis jauh lebih lambat kecepatan. Seperti menghapus blok pada flash-based SSD umumnya cukup besar, misalnya, 0.5-1 megabyte), mereka jauh lebih lambat dari disk konvensional selama kecil menulis ( menulis amplifikasi efek) dan dapat menderita dari menulis fragmentasi. Modern PCIe Namun SSD memiliki kecepatan tulis lebih cepat dari sebelumnya tersedia.
• SSD berbasis DRAM (tapi tidak berbasis flash SSD) membutuhkan daya lebih dari hard disk, saat mengoperasikan, mereka masih menggunakan daya ketika komputer dimatikan, sedangkan HDD tidak.