Полупроводниково (статично) дисково устройство

от Уикипедия, свободната енциклопедия
(пренасочване от Solid state drive)
Направо към: навигация, търсене
Компоненти на твърди дискове в разглобено състояние: на HDD (ляво) и на SSD (дясно)
mSATA SSD

Полупроводниково дисково устройство (на английски: Solid state drive, SSD) или статично дисково устройство (буквално „твърдотелно дисково устройство“) е енергонезависима компютърна памет, основаваща се на технологията на флаш-паметите. За разлика от традиционните (към 2012 г.) твърди дискове с движещи се части (HDD), SSD не съдържат подвижни механични части. Наменованието „solid state“ се дължи на исторически причини и априори в електронната техника означава, че като градивен материал за устройството е използван полупроводник (силиций) и то не представлява вакуумен прибор). В днешни дни понятието „solid state device“ е разширило смисъла си, за да обхване и устройствата без движещи се части, поради което в случая е подходящ и българският термин „статично устройство“.

Развитие и история[редактиране | редактиране на кода]

Ранни  SSD дискове, използващи RAM и подобна технология[редактиране | редактиране на кода]

Ранните SSD дискове са възникнали през 1950 г. чрез две технологии: магнитноядрена памет ​​и кондензаторни „read only“ устройства за  съхранение на информация (CCROS). Тези спомагателни блокове памет (както съвременници ги наричат) са се появили по време на ламповите компютри. С въвеждането на по-евтини  барабанни устройства за съхранение на информация използването им се преустановява. 

По-късно, през 1970 и 1980 г., SSD  бяха приложени в полупроводниковата памет на ранни суперкомпютри на IBM, Amdahl и Cray,  но се използват рядко поради прекалено високата им цена. В края на 1970 г. General Instruments произвеждат електрически променлив ROM (EAROM), който се прилага в по-късната NAND флаш памет. През 1976 г. Dataram започва продажба на един продукт, наречен Bulk Core, който предоставя до 2 MB устройство за съхранение съвместим. През 1978 г. Texas Memory Systems въвежда 16 килобайтов RAM SSD, използван от нефтени компании за придобиване на сеизмични данни. На следващата година StorageTek разработва първия RAM твърд диск.

Sharp PC-5000, представен през 1983 г.,  използва 128-килобайтови твърдотелни касети за съхранение. През 1984 г. Tallgrass Technologies Corporation имат лентово устройство за съхранение на данни 40 MB и вградено  твърдотелно устройство 20 MB, като 20 MB модул може да се използва вместо твърд диск.  През септември 1986 г. Santa Clara Systems представя BatRam, 4 мегабайтова система за съхранение на данни, която може да се разширява до 20 MB, като се използват 4 MB модули памет. Пакетът включва презареждаща се батерия, за да се запази  съдържанието на чипа, при липса на захранване. През 1987 г. EMC Corporation (EMC) навлиза на пазара на SSD с устройства, предназначени за пазара на мини-компютрите. Въпреки това, от 1993 EMC  излиза от пазара на SSD.

Софтуерно базирани RAM дискове все още се използват от 2009 г., тъй като са много по-бързи от другите технологии, въпреки че консумират ресурси на процесора и 1 GB памет струва много повече. 

Флаш-базирани SSD дискове[редактиране | редактиране на кода]

През 1983 г. Psion MC 400 Mobile Computer включва четири слота за преносима памет под формата на флаш-базирани твърдотелни дискове, използвайки същия вид карти флаш-памет, използвани от Psion Series 3. Флаш модулите имат ограничението, че трябва да се реформатират изцяло, за да възстановят мястото от изтрити или променени файлове. Стари версии на файлове, които са били изтрити или променени, продължават да заемат място, докато модулът не бъде форматиран.

През 1991 г. SanDisk Corporation създава 20 MB твърдотелно устройство (SSD), която се продава за $ 1000.

През 1994 г. STEC Inc. купува  Cirrus Logic флаш контролер, което позволява на компанията да навлезе в бизнеса с флаш памет за потребителски електронни устройства. 

През 1995 г. M-Systems представя флаш-базирани твърдотелни дискове. Те имат предимството, че не се изискват батерии за поддържане на данните в паметта (изисквани от предходни  системи), но не са били толкова бързи, колкото на DRAM-базирани решения. Оттогава SSD дискове се използват успешно като алтернатива на HDD от военните и в космическата индустрия, както и за други критични приложения. Те се прилагат заради тяхната способност да издържат на екстремни  удари, вибрации и температурни разлики. 

През 1999 г. BiTMICRO прави редица нововъведения и съобщения за флаш-базирани SSD дискове, включително и 18 GB 3,5-инчов SSD. 

През 2007 г. Fusion-IO обяви PCIe-базирани SSD с 100 000 входно-изходни операции в секунда (IOPS) на производителността в една карта, с капацитет до 320 гигабайта. 

На Cebit 2009 OCZ Technology демонстрираха 1 терабайт (TB) флаш SSD използваща  PCI Express х 8 интерфейс. Той постига максимална скорост на запис от 654 MB/s и максимална скорост на четене от 712 MB/s. 

През декември 2009 г. Micron Technology обяви SSD, ползващ 6 гигабита в секунда (Gbit/s) SATA интерфейс.  

Enterprise флаш памети[редактиране | редактиране на кода]

Enterprise флаш паметите (EFDs) са предназначени за приложения, изискващи висока I/O производителност (IOPS), надеждност, енергийна ефективност и най-вече безпроблемна работа. В повечето случаи един EFD е SSD с по-висок набор от характеристики в сравнение с SSD дискове, които обикновено са използвани в преносимите компютри. Терминът се използва за първи път от EMC през януари 2008 г., за да им помогне да идентифицират производители на SSD, които ще предоставят продукти, които отговарят на тези по-високи стандарти. Няма стандартизационни органи, които контролират определянето на EFDs, така че всеки производител SSD може твърди, че произвежда EFDs, докато  те действително не отговарят на изискванията. 

Архитектура и начин на работа[редактиране | редактиране на кода]

Ключовите компоненти на всяко SSD са контролерът и паметта за съхраняване на данни. Основният компонент на паметта е бил DRAM памет, като от 2009г. по.место се използва NAND памет.

Контролер[редактиране | редактиране на кода]

Всяко SSD включва в себе си контролер, който имплементира електрониката, необходима за свързване на NAND компонентите от паметта с хост компютъра. Контролерът представлява вграден процесор, който изпълнява код на Firmware ниво, което го прави един от най-основните фактори за бързодействието на SSD. Някои от функциите на контролера:

Предимства[редактиране | редактиране на кода]

Предимства на полупроводниковите дискови устройства пред устройствата с твърд диск:

  • по-издръжливи са на вибрации и механични смущения (удари, изпускания);
  • напълно безшумни са;
  • липсват вибрации при работа;
  • използват доста по-малко енергия (поради липсата на механика);
  • не се нагряват;
  • значително по-бързи са – технологията им позволява да имат почти нулево време за търсене на „сектор“ с информация и много по-добри времена за запис и четене от конвенционалните твърди дискове с въртящи се пластини и магнито-резистивни глави;
  • имат много по-голяма плътност на единица площ (позволява създаването на малки по обем, но големи като капацитет дискове).

Недостатъци[редактиране | редактиране на кода]

Недостатъци:

  • На първо място – все още по-високата цена;
  • имат ограничен живот (брой записи).

Сегашните модели обаче издържат при нормални условия до 20 години. Цената на гигабайт SSD (полупроводниково дисково устройство) от 2010 до 2012 г. е намаляла от 3 на 1 долар, или три пъти [1]

Вследствие на постоянното намаляване на цената, полупроводниковите дискови устройства се доближават, но все още остават по-скъпи от традиционните: един SSD с капацитет 300-600 GB към декември 2012 г. е два пъти по-скъп от 2,5-инчов HDD 500 GB за лаптоп[1] В сегмента на бързите SSD цената на един бит към есента на 2014 г. практически е сравнима с тази при 2,5-инчовите HDD от топ ниво със скорост на въртене на шпиндела 15 000 rpm (оборота в минута). Още през 2016 г. тези SSD ще станат по-евтини от споменатите HDD. Очаква се към 2025 г. и корпоративните SSD да станат по-евтини от традиционните твърди дискове (HDD), прогнозира Toshiba[1].

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б в SSD-тата поевтинели с 300% за три години. // Посетен на 8 януари 2013., technews.bg