În calcul, un SSD ( unitate solid-state engleză ) sau SSD , SSD , semiconductori de disc static sau pur și simplu semiconductori din Quebec , este un hardware pentru computer pentru stocarea datelor pe memoria flash .
Termenul de stare solidă înseamnă că acest material este format din memorii semiconductoare la starea solidă , spre deosebire de tehnologia mai veche a discurilor dure pe care datele sunt scrise pe un mediu magnetic în rotație rapidă.
Neavând piese mecanice în mișcare, un SSD este material mai puternic decât un hard disk ; Într-adevăr, tăvile acestora din urmă sunt din ce în ce mai des în sticlă din 2003 (deși încă foarte des în aliajele de aluminiu), dar mai ales, datorită faptului că această tehnologie implică interacțiunea mecanică dintre elementele de stocare (tăvi) și elementele de acces (capete de citire / scriere), chiar șocuri ușoare pot duce la zgârieturi ale suprafeței magnetice sau la deteriorarea elementelor de acces, prin urmare pierderea datelor sau chiar eșec permanent. În schimb, SSD-urile nu au părți mobile, ceea ce le conferă o rezistență mult mai mare la șocuri și vibrații. SSD-urile depășesc, de asemenea, hard disk-urile în ceea ce privește performanța (debit, latență neglijabilă, consum de energie).
Totuși, SSD-urile au și dezavantaje în comparație cu hard diskurile:
O tendință care a apărut în jurul anului 2010 pe desktop-uri este instalarea sistemului de operare pe un SSD de capacitate moderată și date personale pe un hard disk cu un cost similar, cu o capacitate de zece până la douăzeci de ori mai mare decât capacitatea. (Pentru laptopuri, puteți asocia un SSD intern cu un hard disk extern sau chiar înlocuiți unitatea optică învechită cu o unitate de stocare secundară.)
Din 2013, capacitățile de stocare ale SSD-urilor au evoluat foarte mult; în 2016, putem găsi 4 TB . În 2016, există 16 TB la un preț rezervat profesioniștilor exigenți.
Principalul avantaj față de hard disk-urile convenționale este absența:
Când apar SSD-uri, majoritatea hard diskurilor de 3,5 "aveau o viteză de rotație între 5400 și 7200 rev / min , aproximativ 4,2 ms latență medie, iar timpul mediu de căutare a fost, cel mai adesea, între 8 și 12 ms pentru un hard disk public general; care, prin urmare, a dat în total un timp mediu de acces cuprins între 12 și 16 ms . Acest timp mediu de acces s-a schimbat puțin în zece ani, în ciuda evoluției capacităților, în timp ce viteza microprocesoarelor , a RAM-urilor , a plăcilor grafice și a altor componente principale strict electronice ale un computer a cunoscut progrese semnificative.
Utilizarea memoriei flash elimină practic această problemă a timpului de acces, deoarece este doar de ordinul 0,1 ms . Răspunsul computerului este, prin urmare, considerabil crescut, iar SSD-urile sunt aproape întotdeauna mai rapide decât hard disk-urile în ceea ce privește capacitatea de transfer. Astfel, multe modele recente de SSD în format SATA au viteze mai mari de 500 MB / s în citire și scriere, în timp ce cele mai rapide hard diskuri depășesc rar 200 MB / s . Diferența este și mai pronunțată atunci când vine vorba de SSD-urile în format PCI-Express, care, nefiind restricționate de interfața SATA, pot atinge viteze de câțiva GB pe secundă .
Aceste observații trebuie totuși calificate cu două puncte:
SSD-urile au devenit mai democratizate pe măsură ce prețul lor a scăzut în același timp cu creșterea capacității. La începutul comercializării SSD-urilor, capacitatea lor de stocare foarte redusă, inițial de 4,8 GB apoi 16 GB, făcut dificilă instalarea unui sistem Windows recent asociat cu un sortiment de software de bază. În plus, Windows XP nu era destinat SSD-urilor, designul său revenind cu mai mult de șase ani înainte de apariția lor efectivă. Windows Vista a gestionat SSD-urile puțin mai bine și a avut funcția ReadyBoost , care a permis utilizarea acestor SSD-uri mici pe lângă un hard disk. Ulterior, SSD-urile au avut o capacitate suficientă pentru a găzdui un sistem Windows nelimitat recent, la un preț acceptabil. Soluția favorizată de specialiștii IT și de utilizatorii preocupați de optimizarea performanței a devenit asocierea în cadrul aceleiași configurații a unui SSD pentru sistem și a unui hard disk (sau mai mult) pentru stocare. Această metodă a rămas elitistă din cauza achiziționării necesare a cel puțin două unități de depozitare, dintre care una avea un raport capacitate / preț scăzut; s-a democratizat doar odată cu scăderea semnificativă a prețului SSD-urilor, echipând inițial PC-uri staționare high-end, înainte de a se extinde treptat la turnuri și laptopuri de gamă medie.
Gigabyte pentru 1 € a fost atins în Franța devreme septembrie 2011, ca parte a unei oferte promoționale limitate. Declinul a continuat: înnoiembrie 2012, prețul mediu a atins ± 0,7 € / GB , apoi ± 0,5 € / GB înDecembrie 2013 , apoi ± 0,33 € / GB înianuarie 2016pe modele de 1 TB în TLC .
În mai 2015, Sandisk a anunțat SSD-uri de 6 TB , destinate mai mult serverelor de computer.
În martie 2016, Seagate a anunțat un SSD cu o viteză de 10 GB / s , iar Samsung un SSD de peste 15 TB în format de 2,5 inci (6,35 cm ).
Cele mai frecvente modele vin în același format ca un hard disk de 2,5 inci cu interfață SATA (100 × 69,85 mm ), cum ar fi cele instalate pe laptopuri, și în mod similar au o sursă de alimentare SATA, precum și un conector SATA III .
Dispozitivele cu format de 2,5 inci pot necesita un adaptor pentru a fi utilizat într-un slot destinat formatului de 3,5 inci (8,89 cm ), dacă este instalat într-o unitate centrală a computerului staționar.
Există două înălțimi: 7 sau 9,5 mm, precum și adaptoare de 9,5 mm pentru SSD-uri de 7 mm grosime, adesea în presspahn .
Pentru ca fluxul să nu mai fie restricționat de interfața SATA, suporturile SSD au apărut sub formă de carduri sau benzi conectate direct la placa de bază printr-un conector PCI Express (ca un card suplimentar) având ca nouă limită viteza PCI- Sloturi E, adică 4 Gio / s pentru PCI-3 x4 și 8 Gio / s pentru PCI-4 x4 . Acest lucru permite unor SSD-uri să depășească bara GiB / s, în timp ce interfața SATA este limitată la 600 Mio / s pentru ultima generație (SATA III) și chiar 300 Mio / s pentru interfața SATA II , care rămâne răspândită pe mașinile mai vechi.
SSD PCI Express sunt de obicei realizate dintr-un controler RAID care interfață două până la opt module SSD plasate direct pe hartă, oferind astfel o soluție RAID la cheie și mai compactă decât o placă RAID SATA conectată SSD SATA de 2,5 sau 3,5 inci (8,89 cm ). Cu toate acestea, acest tip de configurație nu acceptă încă comanda Trim .
Un astfel de card este asamblarea unui card PCIe și a unui card M.2.
Extern, plăcile mSATA, pentru mini S-ATA, nu au carcasă și, prin urmare, sunt compacte, dar specificațiile lor sunt foarte apropiate de cele ale SSD-urilor în format de 2,5 inci.
Dimensiunile lor sunt de 50,8 ± 0,15 mm × 29,85 ± 0,15 mm , înălțimea lor variază în funcție de mărci și modele, astfel încât un Kingston UV500 măsoară 4,85 mm , un Samsung 860 evo de 1 TB măsoară 3, 85 mm .
Format M.2Acest format este succesorul mSATA ale cărui dimensiuni de 22 mm × 80 mm sunt în prezent standard, dar altele sunt disponibile:
„Tipul” este construit prin concatenarea lățimii și lungimii.
Exemplu: un M2 tip 22110 va avea deci o dimensiune de 22 × 110 mm .
Crestături „cheie”Disponibili în două tipuri principale, conectorii se pot distinge prin crestăturile lor numite „Cheie”, care servesc ca localizator de autobuz.
Tasta M + B
Tasta M - NVMe
Pentru a evita prețurile foarte ridicate și / sau capacitățile limitate ale acestor unități de stocare, beneficiind în același timp de avantajele lor, diferite soluții exotice au fost vândute pe internet la începutul comercializării SSD-urilor, de exemplu:
Card de memorie format din module DDR și conectat în PCI .
Modul RAM conectat prin SATA .
Adaptor pentru card CompactFlash.
Un SSD stochează date în memoria flash , la fel ca o unitate flash USB sau un card de memorie . Un SSD este deci un mediu de memorie flash conectat la computer, adesea prin intermediul interfeței SATA III , dar acesta este înlocuit treptat de interfața PCI-E , care permite obținerea unor performanțe mult mai bune. Această memorie flash, distribuită pe card în mai multe module, este controlată de un controler care organizează stocarea și distribuirea datelor pe întreaga memorie. Datele schimbate între sistemul de operare și memorie trec printr-o memorie tampon . SSD funcționează prin software printr-un BIOS intern care permite, printre altele, manipularea diferiților parametri, precum și afișarea a numeroase informații neaccesibile prin sistemul de operare.
Caracteristică | SSD | Disc mecanic |
---|---|---|
Timp de acces aleatoriu | Aproximativ 0,1 ms | 2,9 până la 12 ms |
Viteza de citire / scriere | De la 27 MB / s la 3 GB / s | De la 12 la 260 MB / s |
IOPS | 8.000 - 3.000.000 (conexiune PCIe, mai mulți terabyți) | Depinde de viteza de rotație, numărul de axe, timpul |
Fragmentare | Niciun efect sau foarte puțin asupra performanței (acces direct la fiecare celulă) | Încetinește accesul la fișiere
Depinde de tipul de sistem de fișiere |
Zgomot | Aproape zero (fără elemente în mișcare, un ușor șuierat, cunoscut sub denumirea în engleză „ coil whine (en) ”, este uneori audibil) | Variabilă în funcție de deplasarea capetelor de citire Tinde să crească în timp, în special din cauza fragmentării |
Vulnerabilități | Sensibil la numărul de cicluri de scriere Întreruperile de curent pot face ca unitatea să nu poată fi recuperată pe unele modele (mai vechi) |
Șoc și vibrații, sensibile la câmpurile magnetice |
A tăia | 4,57-6,35 cm ( 1,8-2,5 ″) pentru SSD-uri în format SATA (în funcție de modele)
Dimensiune variabilă pentru SSD-uri în format PCI-Express |
4,57-6,35-8,89 cm (1,8-2,5-3,5 ″) (în funcție de modele) |
Masa | Câteva zeci de grame | Aproximativ 100 g pentru un model de 2,5 "
Aproximativ 650 g pentru un model de 3,5 " |
Durata de viață | Garanția producătorului variază de la 1 la 10 ani Cicluri de scriere garantate: 10.000 (SLC), 5.000 (MLC) și 1.000 (TLC) |
Garanția producătorului de la 2 la 5 ani
Viață fără limită a priori , dar limitată de fragilitate mecanică |
Raportul cost / capacitate | Aproximativ 0,18 EUR / GiB ( 2019 ) | Aproximativ 0,06 € / GiB ( 2019 ) |
Capacitate de stocare | Până la 30 TB ( Samsung PM1643), 250 GB la 2 TB pentru cele mai comune modele din 2019 | Până la 12 TB , 2-4 TB pentru cele mai comune modele în 2019 |
Consum | 0,1 până la 0,9 W (standby) până la 0,9 W (activitate) | 0,5 la 1,3 W (standby) 2 la 4 W (activitate) |
Există patru tipuri de memorie flash:
În ceea ce privește performanța fără cache:
SLC (celulă cu un singur nivel / 1 bit) >> MLC (celulă cu mai multe niveluri / 2 biți) >> TLC (celulă cu trei niveluri / 3 biți) >> QLC (celulă cu patru niveluri / 4 biți)
Stocarea mai multor biți pe celulă face posibilă reducerea considerabilă a costurilor de fabricație, deoarece densitatea este cel puțin dublată, dar degradează performanța, în special în scris, și reduce foarte mult durata de viață a celulelor.
Pe 50 de memorii nm , SLC acceptă aproximativ 100.000 de cicluri de scriere / ștergere.
MLC are o durată de viață de ordinul zece ori mai mică, variind de la aproximativ 3000 la 10.000 de cicluri pe celulă, în funcție de model.
TLC este tehnologia cu cea mai scurtă durată de viață, cu aproximativ 1000 de cicluri de scriere pe celulă.
QLC este tehnologia cu o durată de viață comparabilă cu TLC în ciclurile de scriere (aproximativ 1000 de cicluri de scriere pe celulă). Este potrivit pentru volume mari de stocare statică (de exemplu, o bibliotecă video sau o discotecă). Într-adevăr, memoria QLC nu se mai bazează pe tehnologia NAND 2D (1 strat), ci pe tehnologia 3D NAND (32 de straturi succesive), pentru o capacitate de stocare mai mare. Astfel, a apărut tehnologia NAND 3D . Spre deosebire de 2D NAND care poate stoca date pe un singur strat, 3D NAND poate stoca date pe 32 de straturi. Prin urmare, fiecare celulă a MLC crește cu maximum 2 GB , în timp ce fiecare celulă a TLC crește cu cel puțin 48 GB . O memorie cache care utilizează o parte din QLC în SLC (adică doar un bit pe celulă) face posibilă efectuarea scrierilor în timp mascat, dacă acestea sunt punctuale.
Multe SSD-uri sunt comercializate cu o garanție a producătorului de 5 până la 10 ani. Acest lucru nu protejează împotriva pierderii de date, dar garantează că, în caz de eșec (dacă am păstrat dovada achiziției sau dacă ne-am înregistrat prin Internet), va fi furnizat un nou SSD cu caracteristici echivalente pe care putem restabili ultima copie de rezervă .
Majoritatea SSD-urilor de consum utilizează memorie MLC (în 2017 TLC este cea mai mare parte majoritară), în timp ce memoria SLC este rezervată SSD -urilor high-end , destinate în principal utilizării profesionale (companii, servere), ceea ce creează principala problemă a SSD-ul consumatorului: limita ciclurilor de scriere.
Innodisk, proiectant de SSD-uri pentru aplicații industriale, a patentat tehnologia iSLC, care promite performanțe mai durabile și mai fiabile decât blițurile convenționale NAND MLC, dar la un cost mai mic. Există, de asemenea, o variantă de tip MLC, numită eMLC (pentru Enterprise MLC ), care permite un număr mai mare de cicluri de scriere.
Durata de viață a unui SSD este estimată într-un mod ușor diferit de cel al unităților de hard disk.
În esență, ține seama de două caracteristici tehnice:
TBW este definit de următoarea formulă:
Se calculează din următoarele trei elemente:
Uneori vedem că termenul DWPD (din engleză Drive Writes Per Day ) apare în unele documentații , care este un alt mod de a exprima TBW. În timp ce TBW exprimă cantitatea maximă de terabytes care poate fi transferată pe un SSD în timpul vieții sale, DWPD exprimă numărul zilnic maxim de suprascrieri din capacitatea totală a SSD. Această valoare nu depinde de capacitatea unității SSD considerată spre deosebire de TBW.
În general, TBW este utilizat pentru SSD-uri entry-level, în timp ce DWPD este mai rezervat SSD-urilor profesionale, cum ar fi cele încorporate în servere.
DWPD se calculează de la TBW și perioada de garanție a producătorului; este definit de următoarea formulă:
Formula este reversibilă, putem calcula și TBW din DWPD și perioada de garanție a SSD:
Atenție: nu confundați Go ( gigabyte ), To ( terabyte ) și Gio ( gibibyte ), Tio ( tebibyte ) ( pentru explicații, consultați secțiunea Multipli ai articolului byte ).
Alte tehnologii pot influența durata de viață, cum ar fi dacă sunt acceptate sau nu comenzile de tăiere.
Comanda Trim , disponibilă pe cele mai recente modele SSD, permite sistemelor de operare moderne să prevină degradarea performanței în timp și plenitudinea fiecărei partiții. Este acceptat de următoarele sisteme de operare:
Această comandă are ca scop notificarea controlerului SSD atunci când un fișier este șters, care poate apoi șterge celulele de memorie flash utilizate anterior, în fundal, în perioadele cu cerere redusă, pentru a optimiza scrierile ulterioare. Care pot fi apoi efectuate fără a fi nevoie să efectuați ștergerea prealabilă impusă de tehnologia de memorie flash.
Această tehnică face posibilă și creșterea duratei de viață a SSD-urilor, prin rotirea celulelor utilizate pentru fiecare scriere - cu condiția să fie lăsat suficient spațiu liber pe suport. Într-adevăr, cu cât spațiul de stocare disponibil este mai limitat, cu atât se vor face frecvent mai multe scrieri la aceleași celule, reducând astfel eficiența acestei tehnici.
Producătorul Kingston a dezvoltat o tehnică alternativă pentru a beneficia de avantajele comenzii Trim chiar și cu sisteme de operare care nu sunt optimizate pentru manipularea mediilor SSD și, prin urmare, nu acceptă această comandă. Această tehnică numită „ Garbage Collector ” (în franceză, garbage collector ) funcționează la nivelul firmware - ului SSD-ului, independent de sistemul de operare .