Как работают твердотельные накопители

В наши дни, покупаете ли вы новый компьютер или обновляете старый, скорее всего вы захотите купить твердотельный накопитель (SSD) вместо традиционного жесткого диска (HDD). Действительно, переход с жесткого диска на SSD является одним из лучших обновлений производительности ПК, которые вы можете сделать.

В наши дни, покупаете ли вы новый компьютер или обновляете старый, скорее всего вы захотите купить твердотельный накопитель (SSD) вместо традиционного жесткого диска (HDD). Действительно, переход с жесткого диска на SSD является одним из лучших обновлений производительности ПК, которые вы можете сделать.

Но как? И почему? Что делает SSD такой прорывной технологией?

В этой статье вы узнаете, что такое SSD, как они действуют и работают, почему SSD настолько полезны и один из главных недостатков SSD, о котором вы должны знать. Если вы ищете рекомендации для покупки вместо этого, я рекомендую прочитать мою статью о том, что следует учитывать, прежде чем покупать SSD.

 

Общие сведения о компьютерной памяти

Чтобы понять, как работают SSD и почему они так полезны, мы должны сначала понять, как работает компьютерная память. Архитектура памяти компьютера разбита на три аспекта:

  1. Кэш память
  2. Оперативная память
  3. Диск данных

Каждый из этих аспектов служит важной функции, которая определяет, как они работают.

Кэш память - это внутренний блок памяти. Во время работы ваш компьютер использует кэш как своего рода площадки для расчетов и процедур обработки данных. Электрические пути к кешу являются самыми короткими, что делает доступ к данным практически мгновенным. Однако кеш очень мал, поэтому его данные постоянно переписываются.

Оперативная память - это середина. Вы можете знать это как ОЗУ или RAM (Random Access Memory). Здесь ваш компьютер хранит данные, относящиеся к программам и процессам, которые активно работают. Доступ к ОЗУ происходит медленнее, чем доступ к кешу, но незначительно.

Оперативная память

Диск данных - это место, где все остальное хранится для постоянного использования. Здесь хранятся все ваши программы, файлы конфигурации, документы, музыкальные файлы, файлы фильмов и все остальное. Когда вы хотите получить доступ к файлу или запустить программу, компьютер должен загрузить его с диска данных в оперативную память.

Диски данных SSD

Важно знать, что между этими тремя типами памяти есть большая разница в скорости. Хотя кеш и оперативная память работают со скоростью в наносекундах, традиционный жесткий диск работает со скоростью в миллисекундах.

По сути, накопитель данных является узким местом: независимо от того, насколько быстро все это происходит, компьютер может загружать и сохранять данные настолько быстро, насколько диск с данными может с этим справиться.

В это место входят также и SSD. Хотя традиционные жесткие диски на несколько порядков медленнее, чем кеш и оперативная память, SSD намного быстрее традиционных жестких дисков. Это может значительно сократить время, затрачиваемое на загрузку различных программ и процессов, и сделает ваш компьютер намного быстрее.

 

Как работают твердотельные диски?

SSD работают с той же целью, что и жесткие диски: они хранят данные и файлы для долгосрочного использования. Разница в том, что SSD используют тип памяти, называемый «флэш-память», которая похожа на ОЗУ, но в отличие от ОЗУ, которая очищает свои данные всякий раз, когда компьютер отключается, данные на SSD сохраняются, даже когда он теряет мощность.

твердотельный диск

Если бы вы разобрали типичный жесткий диск, вы увидели бы стопку магнитных пластин с иглой для чтения, подобной виниловому проигрывателю. Прежде чем игла сможет прочитать или записать данные, пластины должны вращаться в нужном месте.

С другой стороны, SSD используют сетку электрических ячеек для быстрой отправки и приема данных. Эти сетки разделяются на разделы, называемыми «страницы», и эти страницы хранятся в памяти. Страницы сгруппированы вместе, чтобы сформировать «блоки».

SSD называются «твердотельными», потому что у них нет движущихся частей.

Почему это необходимо знать? Поскольку SSD могут записывать только пустые страницы в блоке. На жестких дисках данные могут быть записаны в любое место на пластине в любое время, а это значит, что данные можно легко перезаписать. SSD не могут напрямую перезаписывать данные на отдельных страницах. Они могут записывать данные только на пустые страницы в блоке.

Итак, как SSD обрабатывают удаление данных? Когда достаточное количество страниц в блоке помечены как неиспользуемые, SSD фиксирует весь блок в памяти, стирает его, а затем повторно передает данные из памяти обратно в блок, оставляя неиспользуемые страницы пустыми. Обратите внимание, что удаление блока не обязательно означает, что данные полностью исчезли. (Как надежно удалить данные на SSD!)

Это означает, что SSD со временем становятся медленнее.

Когда у вас есть новый SSD, он полностью загружен блоками, заполненными пустыми страницами. Когда вы записываете новые данные на SSD, он может сразу писать на эти пустые страницы с невероятной скоростью. Однако, когда все больше и больше данных записывается, пустые страницы заканчиваются, и вы остаетесь со случайными неиспользуемыми страницами, разбросанными по всем блокам.

Поскольку SSD не может напрямую перезаписать отдельную страницу, каждый раз, когда вы хотите записывать новые данные с этого момента, SSD должен:

  1. Найти блок с достаточным количеством страниц с надписью «unused – не используется»
  2. Загрузить в оперативную память страницы в этом блоке которые все еще необходимы
  3. Сбросить каждую страницу в этом блоке до пустой
  4. Переписать необходимые страницы в очищенный блок
  5. Заполнить оставшиеся страницы новыми данными

Таким образом, по сути, как только вы заполните все чистые страницы нового SSD, ваш диск должен будет пройти этот процесс, когда захочет записать новые данные. Так работает большинство флэш-памяти.

Тем не менее, SSD по-прежнему намного быстрее, чем традиционный жесткий диск, и увеличение скорости точно стоит того чтобы купить твердотельный накопитель.

 

Недостаток твердотельных накопителей

Теперь, когда мы знаем, как работает твердотельный накопитель, мы также можем понять один из его самых больших недостатков: флеш-память может поддерживать только конечное количество записей до того, как она умрет.

Существует много информации, которая объясняет, почему это происходит, но достаточно сказать, что при использовании SSD электрические заряды в каждой из своих ячеек данных должны периодически перезагружаться. К сожалению, электрическое сопротивление каждой ячейки увеличивается с каждым сбросом, что увеличивает напряжение, необходимое для записи в эту ячейку. В конце концов, требуемое напряжение становится настолько высоким, что конкретная ячейка становится невозможной для записи.

Таким образом, ячейки данных SSD имеют конечное количество записей. Однако это не означает, что SSD не будет работать долго! Ознакомьтесь с моей статьей о средних сроках жизни жестких дисков, твердотельных накопителей и флеш-накопителей, если вы хотите узнать больше. Надеюсь, теперь у вас есть лучшее понимание того, как работают твердотельные накопители.


Читайте также

 

 

 
 

Добавить комментарий