Преимущества и недостатки твердотельных накопителей
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет «Автоматика и вычислительная техника» Кафедра «Автоматика и телемеханика» Реферат по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» Твердотельные накопители SSD Выполнил: студент гр. ИТб-4301-01-20 Пшеницын А.В Проверил: Синцов А.В. Киров 2018 г.
Оглавление
Введение. 3
История развития. 4
Что такое SSD.. 5
Архитектура и принцип работы.. 6
Преимущества и недостатки твердотельных накопителей. 7
Поддержка в различных ОС.. 9
Заключение. 11
Библиографический список. 12
Введение
Наверняка многие из нас теряли информацию в результате выхода из строя или сбоев в работе жесткого диска. Винчестер – это дамоклов меч, висящий над головой каждого пользователя, настоящий сплав механики и электроники, состоящий из вращающихся с огромной скоростью пластин, перемещающихся из стороны в сторону головок чтения-записи, микросхем и увесистого металлического корпуса. Там, где есть движущиеся части, всегда существует риск их неожиданного выхода из строя, и зачастую избежать этого невозможно. Если говорить об альтернативных накопителях, которые способны заменить собой привычные жесткие диски, то наибольший интерес здесь представляют устройства SolidStateDrive (SSD).
|
|
|
В настоящее время твердотельные накопители используются в компактных устройствах: ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах. Некоторые известные производители переключились на выпуск твердотельных накопителей уже полностью, отказавшись от производства HDD дисков.
Существуют и так называемые, гибридные жесткие диски, появившееся, в том числе, из-за текущей, пропорционально более высокой стоимости твердотельных накопителей. Такие устройства сочетают в одном устройстве накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD) и твердотельный накопитель относительно небольшого объёма, в качестве кэша (для увеличения производительности и срока службы устройства, снижения энергопотребления). Пока, такие диски используются, в основном, в переносных устройствах.
История развития
Первые накопители подобного типа (на ферритовых сердечниках) были созданы еще для ламповых вычислительных машин. Однако с появлением барабанных, а затем и дисковых накопителей вышли из употребления из-за чрезвычайно высокой стоимости
1978 год — американская компания StorageTek разработала первый полупроводниковый накопитель современного типа (основанный на RAM-памяти).
|
|
|
1995 год — израильская компания M-Systems представила первый полупроводниковый накопитель на flash-памяти.
2008 год — Южнокорейской компании MtronStorageTechnology удалось создать SSD накопитель со скоростью записи 240 МБ/с и скоростью чтения 260 МБ/с, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле. Объём данного накопителя — 128 ГБ. По заявлению компании, выпуск таких устройств начнётся уже в 2009 году.
2009 год — SuperTalentTechnology выпустила SSD объёмом 512 гигабайт, OCZ представляет SSD объёмом 1 терабайт. В настоящее время наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Intel, Kingston, SamsungElectronics, SanDisk, Corsair, Renice, OCZ Technology, Crucial и ADATA. Кроме того, свой интерес к этому рынку демонстрирует Toshiba.
Что такое SSD
SSD – это энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство, работающее на основе микросхем памяти. Информация в нем хранится в нескольких блоках флеш-памяти, для кеш-памяти используется микросхема DDR DRAM, а управляет процессом чтения записи и структурой размещения данных SSD-контроллер.SSD-накопители разрабатывались изначально для высокоскоростных серверов или военных вычислительных систем: традиционные винчестеры для таких компьютеров были слишком медленными или недостаточно надежными.
|
|
|
Первые твердотельные накопители состояли из обычных модулей памяти – таких же, какие использовались в ОЗУ компьютера. Чтобы данные не потерялись при выключении компьютера, в ПК устанавливался специальный аккумулятор. В настоящее время SSD-накопители содержат флэш-память, для нее отключение питания не страшно.
Принцип работы твердотельного накопителя несколько иной, чем у накопителя на жестких магнитных дисках, то есть HDD. В SSD-накопителях за счет отсутствия движущихся частей считывание информации происходит значительно быстрее – после вычисления контроллером адреса нужного блока доступ к данным предоставляется практически моментально.
SSD-накопители применяются в портативных компьютерахвсе чаще и чаще. В нетбуках и субноутбуках используются модели емкостью 4–64 Гб, а в полноразмерных ноутбуках емкость твердотельных накопителей составляет до 256 - 512 Гб. SSD-накопители используются в серверах, когда требуется большой объем быстродействующей дисковой памяти. Для серверов, которые выполняют обработку нескольких тысяч операций одновременно, нуждаются в надежном и быстром буферном хранилище оперативных данных. Флэш-память – лучшее решение.
|
|
|
Архитектура и принцип работы
NAND SSD
Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (от 1 долларов США за гигабайт) начали уверенное завоевание рынка. До недавнего времени существенно уступали традиционным накопителям в чтении и записи, но компенсировали это (особенно при чтении) высокой скоростью поиска информации (сопоставимой со скоростью RAM-дисков). Сейчас уже выпускаются твердотельные накопители Flash со скоростью чтения и записи, в разы превосходящие возможности жестких дисков. Характеризуются относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением.
RAM SSD
Эти накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость (от 80 до 800 долларов США за Гигабайт). Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций. Такие накопители, как правило, оснащены аккумуляторами для сохранения данных при потере питания, а более дорогие модели — системами резервного и/или оперативного копирования.
Своеобразной разновидностью таких дисков является RIndMA диск — подключенный быстрым сетевым соединением вторичный ПК с программным RAM-диском. Такой диск стоит в 2-4 раза меньше специализированных, но не рекомендуется для использования в критичных к потере данных приложениях.
Преимущества и недостатки твердотельных накопителей
Преимущества по сравнению с жесткими дисками:
· отсутствие движущихся частей;
· высокая скорость чтения/записи, нередко превосходящая пропускную способность интерфейса жесткого диска (SAS/SATA II 3 Gb/s, SAS/SATA III 6 Gb/s, SCSI, FibreChannel и т. д.);
· Большая скорость передачи данных. У профессиональных моделей, используемых в серверах, этот показатель составляет более 1 Гб/с;
· низкое энергопотребление, это в свою очередь, слегка продлевает жизнь аккумуляторам ноутбуков.;
· полное отсутствие шума из-за отсуствия движущихся частей и охлаждающих вентиляторов;
· высокая механическая стойкость(кратковременно выдерживают порядка 1500 g);
· широкий диапазон рабочих температур;
· стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;
· малые габариты и вес;
· большой модернизационный потенциал как у самих накопителей так и у технологий их производства;
· намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям;
· количество произвольных операций ввода-вывода в секунду (IOPS) у SSD на порядок выше, чем у жёстких дисков, за счёт возможности одновременного запуска множества операций и более низкой латентности каждой операции (нет необходимости ожидать оборота диска перед доступом);
Недостатки по сравнению с жесткими дисками:
· Главный недостаток SSD — ограниченное количество циклов перезаписи. Обычная (MLC, Multi-levelcell, многоуровневые ячейки памяти) флеш-память позволяет записывать данные примерно 10 000 раз. Более дорогостоящие виды памяти (SLC, Single-levelcell, одноуровневые ячейки памяти) — более 100 000 раз.
· высокая цена за 1 Гб (примерно в 15 раз выше, чем у жестких дисков).К тому же, стоимость SSD прямо пропорциональна их ёмкости, в то время как стоимость традиционных жёстких дисков зависит от количества пластин и медленнее растёт при увеличении объёма накопителя;
· малая емкость (лишь экспериментальные твердотельные накопители имеют емкость 1 Тб и больше);
· более высокая чувствительность к некоторым эффектам, например, внезапной потере питания;
· медленная скорость записи (для флеш-памяти);
· малая плотность записи (за исключением устройств, находящихся на стадии разработки);
· более высокое потребление энергии в режиме ожидания (к этому особо чувствительны переносные компьютеры).
• После очистки SSD-накопителя с применением команды TRIM восстановление удаленных данных не представляется возможным, даже с применением специализированных утилит.
• Также невозможно восстановить данные с твердотельного диска после резкого скачка напряжения. Поскольку в SSD-дисках микросхемы памяти находятся на одной плате с контроллером, то при перепадах в сети, как правило, сгорает и контроллер и память, тогда как в HDD в аналогичных ситуациях сгорает лишь плата контроллера диска.
Поддержка в различных ОС
MicrosoftWindows и твердотельные накопители
В ОС Windows 7 была введена специальная оптимизация для работы с твердотельными накопителями. При наличии SSD-накопителей эта операционная система работает с ними иначе, чем с обычными HDD-дисками. Например, Windows 7 не применяет к SSD-накопителю дефрагментацию, технологии SuperFetch и ReadyBoost и другие техники упреждающего чтения, ускоряющие загрузку приложений с обычных HDD-дисков.
Предыдущие версии MicrosoftWindows такой специальной оптимизации не имеют и рассчитаны на работу только с обычными жёсткими дисками. Поэтому, например, некоторые файловые операции WindowsVista, не будучи отключёнными, могут уменьшить срок службы SSD-накопителя. Операция дефрагментации должна быть отключена, так как она практически никак не влияет на производительность SSD-носителя и лишь дополнительно изнашивает его ресурс.
Mac OS X и компьютеры Macintosh с твердотельными накопителями
Операционная система Mac OS X, начиная с версии 10.7 (Lion), полностью осуществляет TRIM-поддержку для установленной в системе твердотельной памяти.
С 2010 года компания Apple представила компьютеры линейки Air, полностью комплектуемые только твердотельной памятью на основе флеш-NAND памяти. До 2010 года покупатель мог выбрать для данного компьютера обычный жёсткий диск в комплектации, но дальнейшее развитие линейки в пользу максимального облегчения и уменьшения корпуса компьютеров данной серии потребовало полного отказа от обычных жёстких дисков в пользу твердотельных накопителей.
Объём комплектуемой памяти в компьютерах серии Air составляет от 128 ГБ до 512 ГБ.
11 июня 2012 года на основе флеш-памяти был представлен обновлённый модельный ряд профессиональных ноутбуков MacBookPro с дисплеем Retina, в котором опционально можно было установить 768 ГБ флеш-памяти.
GNU/Linux и компьютеры данной платформы с твердотельными накопителями
Операционная система Linux, начиная с версии ядра 2.6.33, полностью осуществляет TRIM-поддержку для установленной в системе твердотельной памяти при указании опции «discard» в настройках монтирования накопителя.
Заключение
Пока же все альтернативные технологии хранения данных остаются в проектах, производители продолжают совершенствовать традиционную флэш - технологию, переходят на более тонкие техпроцессы и повышают емкость микросхем. Можно не сомневаться в том, что фирмы, выпускающие флэш-память, намерены использовать весь потенциал этого типа носителей перед переходом на накопители другого типа. Поэтому число устройств, снабженных флэш-памятью, в ближайшее время будет увеличиваться, и рекомендации по использованию такой памяти вряд ли скоро потеряют актуальность.
Библиографический список
1. Твёрдотельный SSD накопитель http://it-master.od.ua/complect-computer/ssd-drive.html 28.02.2008.
2. SSD (твёрдотельный) накопитель, что это? Из чего состоит и как работает SSD. URL: http://www.xtechx.ru/spravochnik-hi-tech-terminov-i-kompanii/224-solid-state-drive-ssd-works-kak.html. 20.01.2018.
3. Твердотельныйнакопитель. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Твердотельный_накопитель. 20.01.2018.
4. Что такое твердотельный накопитель (SSD). URL: http://juice-health.ru/computers/586-what-is-a-solid-state-drive. 22.01.2018.
5. Твердотельный накопитель (SSD). URL: http://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Твердотельный_накопитель_(SSD). 22.01.2018.
6. Полное руководство по твердотельным накопителям (SSD). URL: http://juice-health.ru/technology/technology-explained/766-a-comprehensive-guide-to-solid-state-drives. 22.01.2018.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1490; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!