Устройство SSD — диска и принцип его работы

17.12.2014 18:10

SSD - это перезаписывающая, энергонезависимая запоминающая конструкция, полностью эмулирующая работу всем привычного жесткого диска.Работа ssd накопителя

Принцип работы и устройства твердотельных SSD накопителей.

SSD - это перезаписывающая, энергонезависимая запоминающая конструкция, полностью эмулирующая работу всем привычного жесткого диска. На английском звучит как Solid State Disk. В отличии от HDD девайс не имеет движущихся частей и магнитных пластин, а использует электронную Flash-память. По принципу работы SSD диски больше напоминают обыкновенные флешки, только в них используется другой вид микросхем памяти - DDR DRAM кеш-память. Рассмотрим основные составляющие твердотельного накопителя.

 Контроллер SSD. Для него предусмотрена самая ответственная роль - обеспечить правильность операций записи и чтения, размещать данные на матрице памяти с учетом максимального ее срока службы. Так сложилось, что NAND-память не позволяет работать отдельно с каждой ячейкой и запись должна происходить блоками по 4 Кб, а вот стирать информацию возможно по 512 Кб. Эти правила накладывают на работу контроллера дополнительные ограничения и требуют правильного алгоритма его работы. Зашитое программное обеспечение контроллера постоянно дорабатывается с целью повышения стабильности его работы и системы в целом.

 Как и в флешке USB в SSD используется три основные типы памяти - MLC, SLC и TLC. Они отличаются друг от друга количеством бит хранимой в ячейке информации. При этом MLC/TLC страдает быстрым износом и малым быстродействием. SLC-память стоит дороже, но зато выдерживает на порядок больше допустимых стираний при меньших объемах памяти. Разработки ведутся к приближению MLC/TLC к характеристикам SLC. 20% памяти устройство резервирует для собственных нужд и она не доступна пользователю. Это сделано для подкрепления объема диска при износе основной памяти.

 Как же работает SSD накопитель?

Вспомним для начала поиск информации на жестком диске. Для этого необходимо вычислить место хранения данных на магнитных пластинах, переместить туда магнитные головки, дождаться момента подхода нужного сектора и только потом произвести чтение. А если данные разбросаны по всем дорожкам "блинов"? Совсем по другому производится чтение с твердотельного накопителя. Вычисленный адрес подается на SSD и мы сразу получаем возможность производить операции в нужной ячейке. Механики, а значит и задержек, тут и в помине нету. Все драгоценное время тратится только на передачу адреса и блока данных. Скорость обмена здесь будет зависеть от быстродействия внешнего интерфейса, контроллера устройства памяти и самой памяти. Все!

 Нет механических частей, значит все максимально надежно. На самом деле не все так прекрасно. Износ ячеек памяти можно смело компенсировать заложенным производителем запасом. Самое больное место современных твердотельных накопителей - контроллер. Он расположен на самом "горячем" месте - между микросхемами памяти и пользовательским интерфейсом. Чаще всего именно он подвергается повреждениям в результате неумелых действий и сбоях в питающем напряжении. Работа контроллера очень сложна и сильно зависима от микропрограммы. При малейших ошибках в ней вы рискуете заиметь мертвый диску или потерять все данные. Как с этим бороться? Следите за обновлением прошивок от производителя. Все эти сложности не позволяют рекомендовать SSD-накопитель как библиотеку для ваших файлов, а вот под системный раздел он подойдет в совершенстве.