Solid State Drive - Solid-state drive

Solid State Drive
Super Talent 2.5in SATA SSD SAM64GM25S.jpg
Et 2,5-tommer serielt ATA solid-state-drev
Brug af flash -hukommelse
Indført af: SanDisk
Introduktionsdato: 1991 ; 30 år siden ( 1991 )
Kapacitet: 20 MB (2,5-in formfaktor)
Originalt koncept
Ved: Storage Technology Corporation
Udtænkt: 1978 ; 43 år siden ( 1978 )
Kapacitet: 45 MB
Fra 2019
Kapacitet: Op til 250 GB – 100 TB 
En mSATA SSD med et eksternt kabinet
512 GB Samsung 960 PRO NVMe M.2 SSD
En mSATA SSD med etiketten fjernet for at vise chipset og NAND.

Et solid-state-drev ( SSD ) er en solid-state-lagerenhed , der bruger integrerede kredsløbssamlinger til at gemme data vedvarende , typisk ved hjælp af flashhukommelse og fungerer som sekundær lagring i hierarkiet af computerlagring . Det kaldes også undertiden en solid-state-enhed eller en solid-state-disk , selvom SSD'er mangler de fysiske roterende diske og bevægelige læse-skrivehoveder, der bruges på harddiske (HDD'er) og disketter .

Sammenlignet med elektromekaniske drev er SSD'er typisk mere modstandsdygtige over for fysisk stød, kører lydløst og har hurtigere adgangstid og lavere latenstid . SSD'er gemmer data i halvlederceller . Fra 2019 kan celler indeholde mellem 1 og 4 bits data. SSD-lagerenheder varierer i deres egenskaber i henhold til antallet af bits, der er lagret i hver celle, hvor enkelt-bit-celler ("Single Level Cells" eller "SLC") generelt er den mest pålidelige, holdbare, hurtige og dyre type, sammenlignet med 2- og 3-bit celler ("Multi-Level Cells/MLC" og "Triple-Level Cells/TLC"), og endelig quad-bit celler ("QLC"), der bruges til forbrugsenheder, der ikke kræver sådanne ekstreme egenskaber og er de billigste pr. gigabyte af de fire. Derudover gemmer 3D XPoint -hukommelse (sælges af Intel under Optane -mærket) data ved at ændre cellers elektriske modstand i stedet for at lagre elektriske ladninger i celler, og SSD'er fremstillet af RAM kan bruges til høj hastighed, når data vedholdes efter strøm tab er ikke påkrævet, eller kan bruge batteristrøm til at gemme data, når den sædvanlige strømkilde ikke er tilgængelig. Hybriddrev eller solid-state hybrid-drev (SSHD'er), f.eks. Apples Fusion Drive , kombinerer funktioner på SSD'er og HDD'er i den samme enhed ved hjælp af både flash-hukommelse og en HDD for at forbedre ydelsen af ​​data, der ofte fås. Bcache gør det muligt at opnå en lignende effekt rent i software ved hjælp af kombinationer af dedikerede almindelige SSD'er og HDD'er.

SSD'er baseret på NAND Flash vil langsomt lække opladning over tid, hvis de efterlades i lange perioder uden strøm. Dette får slidte drev (der har overskredet deres udholdenhedsvurdering) til at begynde at miste data typisk efter et år (hvis de er opbevaret ved 30 ° C) til to år (ved 25 ° C) i lagring; for nye drev tager det længere tid. Derfor er SSD'er ikke egnede til arkivopbevaring . 3D XPoint er en mulig undtagelse fra denne regel; det er en relativt ny teknologi med ukendte langsigtede dataopbevaringsegenskaber.

SSD'er kan bruge traditionelle HDD -grænseflader og formfaktorer eller nyere grænseflader og formfaktorer, der udnytter specifikke fordele ved flashhukommelsen i SSD'er. Traditionelle grænseflader (f.eks. SATA og SAS ) og standard HDD-formfaktorer gør det muligt at bruge sådanne SSD'er som drop-in-udskiftninger til HDD'er i computere og andre enheder. Nyere formfaktorer som mSATA , M.2 , U.2 , NF1, XFMEXPRESS og EDSFF (tidligere kendt som Ruler SSD ) og grænseflader med højere hastighed som NVM Express (NVMe) over PCI Express (PCIe) kan yderligere øge ydeevnen over HDD ydeevne.

SSD'er har et begrænset antal levetider, der skriver, og bremser også, når de når deres fulde lagerkapacitet.

Udvikling og historie

Tidlige SSD'er med RAM og lignende teknologi

En tidlig-hvis ikke den første-halvlederlagerenhed, der er kompatibel med en harddiskgrænseflade (f.eks. En SSD som defineret) var StorageTek STC 4305 fra 1978. STC 4305, en plug-kompatibel erstatning for IBM 2305- diskette med fast hoved, var oprindeligt brugte ladekoblede enheder (CCD'er) til opbevaring og blev derfor rapporteret at være syv gange hurtigere end IBM- produktet til cirka halvdelen af ​​prisen ($ 400.000 for 45 MB kapacitet) Det skiftede senere til DRAM . Før StorageTek SSD var der mange DRAM og kerneprodukter (f.eks. DATARAM BULK Core, 1976) solgt som alternativer til HDD'er, men disse produkter havde typisk hukommelsesgrænseflader og var ikke SSD'er som defineret.

I slutningen af ​​1980'erne tilbød Zitel en familie af DRAM-baserede SSD-produkter under handelsnavnet "RAMDisk", til brug på systemer fra blandt andet UNIVAC og Perkin-Elmer.

Flash-baserede SSD'er

SSD evolution
Parameter Startede med Udviklet til Forbedring
Kapacitet 20 MB (Sandisk, 1991) 100 TB (Enterprise Nimbus Data DC100, 2018)
(Fra 2020 Op til 8 TB tilgængelig for forbrugere)
5-million-til-en
(400.000-til-en)
Sekventiel læsehastighed 49,3 MB/s (Samsung MCAQE32G5APP-0XA, 2007) 15 GB/s (Gigabyte -demonstration, 2019)
(Fra 2020 op til 6.795 GB/s tilgængelig for forbrugere)
304,25-til-en (138-til-en)
Sekventiel skrivehastighed 80 MB/s (Samsung enterprise SSD, 2008) 15.200 GB/s (Gigabyte -demonstration, 2019)
(Fra 2020 op til 4.397 GB/s tilgængelig for forbrugere)
190-til-en (55-til-en)
IOPS 79 (Samsung MCAQE32G5APP-0XA, 2007) 2.500.000 (Enterprise Micron X100, 2019)
(Fra 2020 op til 736.270 læse IOPS og 702.210 skrive IOPS tilgængelige for forbrugere)
31.645,56-til-en (Forbruger: læs IOPS: 9.319,87-til-en, skriv IOPS: 8,888,73-til-en)
Adgangstid (i millisekunder, ms) 0,5 (Samsung MCAQE32G5APP-0XA, 2007) 0,045 læsning, 0,013 skriv (laveste værdier, WD Black SN850 1TB, 2020) Læs: 11-til-en, Skriv: 38-til-en
Pris US $ 50.000 pr. Gigabyte (Sandisk, 1991) 0,10 $ pr. Gigabyte (Crucial MX500, juli 2020) 555.555-til-en

Grundlaget for flash-baserede SSD'er, flash-hukommelse, blev opfundet af Fujio MasuokaToshiba i 1980 og kommercialiseret af Toshiba i 1987. Grundlæggerne af SanDisk Corporation (dengang SanDisk) Eli Harari og Sanjay Mehrotra , sammen med Robert D. Norman, så potentialet af flash-hukommelse som et alternativ til eksisterende harddiske og indgav patent på en flash-baseret SSD i 1989. Den første kommercielle flash-baserede SSD blev sendt af SanDisk i 1991. Det var en 20 MB SSD i en PCMCIA- konfiguration, og solgte OEM for omkring $ 1.000 og blev brugt af IBM i en ThinkPad -bærbar computer. I 1998 introducerede SanDisk SSD'er i 2½ og 3½ formfaktorer med PATA -grænseflader.

I 1995 trådte STEC, Inc. ind i flashhukommelsesforretningen for forbrugerelektroniske enheder.

I 1995 introducerede M-Systems flash-baserede solid-state-drev som HDD-erstatninger til militær- og rumfartsindustrien samt til andre missionskritiske applikationer. Disse applikationer kræver SSD'ens evne til at modstå ekstreme stød, vibrationer og temperaturområder.

I 1999 lavede BiTMICRO en række introduktioner og meddelelser om flash-baserede SSD'er, herunder en 18  GB 3,5-tommer SSD. I 2007 annoncerede Fusion-io et PCIe-baseret Solid State-drev med 100.000  input/output-operationer pr. Sekund (IOPS) ydelse på et enkelt kort med kapaciteter op til 320 GB.

På Cebit 2009 demonstrerede OCZ Technology en 1  TB flash SSD ved hjælp af en PCI Express × 8 -grænseflade. Den opnåede en maksimal skrivehastighed på 0,654 gigabyte pr. Sekund ( GB/s ) og en maksimal læsehastighed på 0,712 GB/s. I december 2009 annoncerede Micron Technology en SSD ved hjælp af et 6  gigabit pr. Sekund ( Gbit/s ) SATA -interface.

I 2016 demonstrerede Seagate 10 GB/s sekventielle læse- og skrivehastigheder fra en 16-lane PCIe 3.0 SSD og demonstrerede også en 60 TB SSD i en 3,5-tommer formfaktor. Samsung lancerede også for at markedsføre en 15,36 TB SSD med en pris på US $ 10.000 ved hjælp af en SAS-grænseflade ved hjælp af en 2,5-tommers formfaktor, men med en tykkelse på 3,5-tommer-drev. Dette var første gang en kommercielt tilgængelig SSD havde mere kapacitet end den største tilgængelige harddisk i øjeblikket.

I 2018 introducerede både Samsung og Toshiba 30,72 TB SSD'er på markedet med den samme 2,5-tommers formfaktor, men med 3,5-tommers drevtykkelse ved hjælp af et SAS-interface. Nimbus Data annoncerede og sendte angiveligt 100 TB -drev ved hjælp af en SATA -grænseflade, en kapacitet HDD forventes ikke at nå før i 2025. Samsung introducerede en M.2 NVMe SSD med læsehastigheder på 3,5 GB/s og skrivehastigheder på 3,3 GB/s. En ny version af 100 TB SSD blev lanceret i 2020 til en pris på US $ 40.000, hvor versionen på 50 TB koster US $ 12.500.

I 2019 demonstrerede Gigabyte Technology en 8 TB 16-lane PCIe 4.0 SSD med 15,0 GB/s sekventiel læsning og 15,2 GB/s sekventielle skrivehastigheder ved Computex 2019. Den inkluderede en blæser , da nye højhastigheds-SSD’er kører ved høje temperaturer. Også i 2019 blev NVMe M.2 SSD'er ved hjælp af PCIe 4.0 -interface lanceret. Disse SSD'er har læsehastigheder på op til 5,0 GB/s og skrivehastigheder på op til 4,4 GB/s. På grund af deres højhastighedsdrift bruger disse SSD'er store køleplader, og hvis de ikke modtager tilstrækkelig køleluftstrøm, vil de typisk stryge termisk ned efter cirka 15 minutters kontinuerlig drift ved fuld hastighed. Samsung introducerede også SSD'er i stand til 8 GB/s sekventielle læse- og skrivehastigheder og 1,5 millioner IOPS, der er i stand til at flytte data fra beskadigede chips til ubeskadigede chips, så SSD'en kan fortsætte med at fungere normalt, omend ved en lavere kapacitet.

Enterprise flash -drev

Top- og bundvisning af en 2,5-tommer 100 GB SATA 3.0 (6 Gbit/s) model af Intel DC S3700-serien

Enterprise flash -drev ( EFD'er ) er designet til applikationer, der kræver høj I/O -ydelse ( IOPS ), pålidelighed, energieffektivitet og for nylig konsistent ydeevne. I de fleste tilfælde er en EFD en SSD med et højere sæt specifikationer sammenlignet med SSD'er, der typisk ville blive brugt i bærbare computere. Begrebet blev første gang brugt af EMC i januar 2008 for at hjælpe dem med at identificere SSD -producenter, der ville levere produkter, der opfylder disse højere standarder. Der er ingen standardorganer, der kontrollerer definitionen af ​​EFD'er, så enhver SSD -producent kan hævde at producere EFD'er, når produktet faktisk faktisk ikke opfylder særlige krav.

Et eksempel er Intel DC S3700 -serien af ​​drev, der blev introduceret i fjerde kvartal af 2012, der fokuserer på at opnå ensartet ydelse, et område, der tidligere ikke havde fået særlig opmærksomhed, men som Intel hævdede var vigtigt for virksomhedsmarkedet. Især hævder Intel, at S3700 -drevne i stabil tilstand ikke ville variere deres IOPS med mere end 10-15%, og at 99,9% af alle 4 KB tilfældige I/Os bliver betjent på mindre end 500 µs.

Et andet eksempel er Toshiba PX02SS enterprise SSD-serien, der blev annonceret i 2016, som er optimeret til brug i server- og lagringsplatforme, der kræver høj udholdenhed fra skriveintensive applikationer såsom skrive-caching, I/O-acceleration og online transaktionsbehandling (OLTP). PX02SS -serien bruger 12 Gbit/s SAS -interface med MLC NAND -flashhukommelse og opnår tilfældige skrivehastigheder på op til 42.000 IOPS, tilfældige læsehastigheder på op til 130.000 IOPS og udholdenhedsvurdering på 30 drevskrivninger pr. Dag (DWPD).

SSD'er baseret på 3D XPoint har højere tilfældige (højere IOPS) men lavere sekventielle læse-/skrivehastigheder end deres NAND-flash-modstykker. De kan have op til 2,5 millioner IOPS.

Drev ved hjælp af andre vedvarende hukommelsesteknologier

I 2017 blev de første produkter med 3D XPoint -hukommelse frigivet under Intels Optane -mærke. 3D Xpoint er helt anderledes end NAND -flash og gemmer data ved hjælp af forskellige principper.

Arkitektur og funktion

Nøglekomponenterne på en SSD er controlleren og hukommelsen til lagring af data. Den primære hukommelseskomponent i en SSD var traditionelt DRAM- flygtig hukommelse , men siden 2009 er det mere almindeligt NAND-flash- ikke-flygtig hukommelse .

Controller

Hver SSD indeholder en controller , der inkorporerer elektronikken den bro de NAND hukommelse komponenter til værten computer . Controlleren er en integreret processor, der udfører kode på firmware-niveau og er en af ​​de vigtigste faktorer for SSD-ydelse. Nogle af de funktioner, der udføres af controlleren, omfatter:

Ydelsen af ​​en SSD kan skaleres med antallet af parallelle NAND -flashchips, der bruges i enheden. En enkelt NAND -chip er relativt langsom på grund af den smalle (8/16 bit) asynkrone I/O -grænseflade og yderligere høj latenstid for grundlæggende I/O -operationer (typisk for SLC NAND, ~ 25  μs for at hente en 4  KiB side fra arrayet til I/O -bufferen på en læsning, ~ 250 μs for at forpligte en 4 KiB -side fra IO -bufferen til arrayet ved en skrivning, ~ 2 ms for at slette en 256 KiB -blok). Når flere NAND -enheder fungerer parallelt inde i en SSD, skaleres båndbredden, og de høje latenstider kan skjules, så længe der er tilstrækkeligt med fremragende operationer, og belastningen er jævnt fordelt mellem enheder.

Micron og Intel lavede oprindeligt hurtigere SSD'er ved at implementere datastriping (ligner RAID 0 ) og indfletning i deres arkitektur. Dette muliggjorde oprettelsen af ​​SSD'er med 250 MB/s effektive læse-/skrivehastigheder med SATA 3 Gbit/s-grænsefladen i 2009. To år senere fortsatte SandForce med at udnytte denne parallelle flash-forbindelse og frigav SATA 6 Gbit/s SSD i forbrugerklasse controllere, der understøttede 500 MB/s læse/skrivehastigheder. SandForce -controllere komprimerer dataene, før de sendes til flash -hukommelsen. Denne proces kan resultere i mindre skrivning og højere logisk kapacitet, afhængigt af dataens komprimerbarhed.

Slidudjævning

Hvis en bestemt blok er programmeret og slettet gentagne gange uden at skrive til andre blokke, vil denne blok blive slidt før alle de andre blokke - og derved afslutte SSD's levetid for tidligt. Af denne grund anvender SSD -controllere en teknik, der kaldes slidnivellering, til at distribuere skrivninger så jævnt som muligt på tværs af alle flashblokke i SSD'en.

I et perfekt scenario ville dette gøre det muligt for hver blok at blive skrevet til sit maksimale levetid, så de alle mislykkes på samme tid. Processen med jævn fordeling af skriver kræver, at data, der tidligere er skrevet og ikke ændres (kolde data), flyttes, så data, der ændres oftere (hot data), kan skrives ind i disse blokke. Flytning af data øger skriveforstærkning og øger slid på flashhukommelse. Designere søger at minimere begge dele.

Hukommelse

Glimtvis erindring

Sammenligning af arkitekturer
Sammenligningskarakteristika MLC  : SLC NAND  : NOR
Persistensforhold 1: 10 1: 10
Sekventielt skriveforhold 1: 3 1: 4
Sekventielt læseforhold 1: 1 1: 5
Prisforhold 1: 1,3 1: 0,7

De fleste SSD-producenter bruger ikke-flygtig NAND- flashhukommelse i konstruktionen af ​​deres SSD'er på grund af de lavere omkostninger sammenlignet med DRAM og muligheden for at beholde dataene uden en konstant strømforsyning, hvilket sikrer dataens vedholdenhed ved pludselige strømafbrydelser. Flash -hukommelses -SSD'er var oprindeligt langsommere end DRAM -løsninger, og nogle tidlige designs var endda langsommere end HDD'er efter fortsat brug. Dette problem blev løst af controllere, der udkom i 2009 og senere.

Flash-baserede SSD'er gemmer data i metaloxid-halvleder (MOS) integrerede kredsløbschips, der indeholder ikke-flygtige floating-gate- hukommelsesceller . Flash-hukommelsesbaserede løsninger er typisk pakket i standard diskdrevformfaktorer (1,8-, 2,5- og 3,5-tommer), men også i mindre mere kompakte formfaktorer, såsom M.2- formfaktoren, muliggjort af de små flashhukommelsens størrelse.

Drev med lavere priser bruger normalt quad-level cell (QLC), triple-level cell (TLC) eller multi-level cell (MLC) flash-hukommelse, som er langsommere og mindre pålidelig end single-level cell (SLC) flash-hukommelse. Dette kan afhjælpes eller endda vendes af SSD'ens interne designstruktur, f.eks. Indfletning, ændringer i skrivealgoritmer og højere overprovisionering (mere overskydende kapacitet), som slidnivelleringsalgoritmerne kan arbejde med.

Solid-state-drev, der er afhængige af V-NAND- teknologi, hvor lag af celler stables lodret, er blevet introduceret.


DRAM

SSD'er baseret på flygtig hukommelse, såsom DRAM, er kendetegnet ved meget hurtig datatilgang, generelt mindre end 10  mikrosekunder , og bruges primært til at accelerere applikationer, der ellers ville blive holdt tilbage af latency af flash -SSD'er eller traditionelle HDD'er.

DRAM-baserede SSD'er indeholder normalt enten et internt batteri eller en ekstern AC/DC-adapter og sikkerhedskopilagringssystemer for at sikre datapersistens, mens der ikke tilføres strøm til drevet fra eksterne kilder. Hvis strømmen går tabt, giver batteriet strøm, mens alle oplysninger kopieres fra random access memory (RAM) til backup-lagring. Når strømmen er genoprettet, kopieres oplysningerne tilbage til RAM'en fra backup-lageret, og SSD'en genoptager normal drift (svarende til dvalefunktionen , der bruges i moderne operativsystemer).

SSD'er af denne type er normalt udstyret med DRAM -moduler af samme type, der bruges i almindelige pc'er og servere, som kan byttes ud og erstattes af større moduler. Såsom i-RAM , HyperOs HyperDrive , DDRdrive X1 osv. Nogle producenter af DRAM SSD'er lodder DRAM-chipsene direkte til drevet og har ikke til hensigt at bytte chipsene ud-f.eks. ZeusRAM, Aeon Drive osv.

En ekstern, indirekte hukommelsesadgangsdisk (RIndMA Disk) bruger en sekundær computer med et hurtigt netværk eller en (direkte) Infiniband- forbindelse til at fungere som en RAM-baseret SSD, men de nye, hurtigere, flash-hukommelsesbaserede SSD'er er allerede tilgængelige i 2009 gør denne mulighed ikke så omkostningseffektiv.

Mens prisen på DRAM fortsætter med at falde, falder prisen på Flash -hukommelse endnu hurtigere. Crossover -punktet "Flash bliver billigere end DRAM" fandt sted cirka 2004.

3D XPoint

I 2015 annoncerede Intel og Micron 3D XPoint som en ny ikke-flygtig hukommelsesteknologi . Intel udgav det første 3D XPoint-baserede drev (mærket som Intel® Optane ™ SSD) i marts 2017 med et datacenterprodukt, Intel® Optane ™ SSD DC P4800X-serien og efterfølgende med klientversionen, Intel® Optane ™ SSD 900P Serie, i oktober 2017. Begge produkter opererer hurtigere og med større udholdenhed end NAND-baserede SSD'er, mens arealtætheden er sammenlignelig med 128 gigabit pr. Chip. Til prisen pr. Bit er 3D XPoint dyrere end NAND, men billigere end DRAM.

Andet

Nogle SSD'er, kaldet NVDIMM- eller Hyper DIMM -enheder, bruger både DRAM og flashhukommelse. Når strømmen går ned, kopierer SSD'en alle data fra sin DRAM til flash; når strømmen kommer igen, kopierer SSD'en alle data fra sin flash til dens DRAM. På en lidt lignende måde bruger nogle SSD'er formfaktorer og busser, der faktisk er designet til DIMM -moduler, mens de kun bruger flashhukommelse og får det til at se ud som om det var DRAM. Sådanne SSD'er er normalt kendt som ULLtraDIMM -enheder.

Drev kendt som hybriddrev eller solid-state hybrid-drev (SSHD'er) bruger en hybrid af spindediske og flash-hukommelse. Nogle SSD'er bruger magnetoresistiv random-access memory (MRAM) til lagring af data.

Cache eller buffer

En flash-baseret SSD bruger typisk en lille mængde DRAM som en flygtig cache, der ligner bufferne på harddiske. Et bibliotek med blokplacering og slidudjævningsdata gemmes også i cachen, mens drevet kører. En SSD -controller -producent , SandForce , bruger ikke en ekstern DRAM -cache på deres designs, men opnår stadig høj ydeevne. En sådan eliminering af den eksterne DRAM reducerer strømforbruget og muliggør yderligere størrelsesreduktion af SSD'er.

Batteri eller superkondensator

En anden komponent i højtydende SSD'er er en kondensator eller en eller anden form for batteri, som er nødvendige for at opretholde dataintegritet, så dataene i cachen kan skylles til drevet, når strømmen går tabt; nogle kan endda holde strømmen længe nok til at bevare data i cachen, indtil strømmen genoptages. I tilfælde af MLC -flashhukommelse kan der opstå et problem kaldet nedre side -korruption , når MLC -flashhukommelse mister strøm, mens du programmerer en øvre side. Resultatet er, at data, der tidligere er skrevet og formodes at være sikre, kan blive ødelagt, hvis hukommelsen ikke understøttes af en superkapacitor i tilfælde af et pludseligt strømtab. Dette problem eksisterer ikke med SLC -flashhukommelse.

De fleste SSD'er i forbrugerklasse har ikke indbyggede batterier eller kondensatorer; blandt undtagelserne er Crucial M500- og MX100 -serien, Intel 320 -serien og de dyrere Intel 710- og 730 -serier. Enterprise-klasse SSD'er, f.eks. Intel DC S3700-serien, har normalt indbyggede batterier eller kondensatorer.

Værtsgrænseflade

En SSD med 1,2 TB MLC NAND, der bruger PCI Express som værtsgrænseflade

Værtsgrænsefladen er fysisk et stik med signalering styret af SSD'ens controller . Det er oftest en af ​​de grænseflader, der findes i HDD'er. De omfatter:

  • Seriel vedhæftet SCSI (SAS-3, 12,0 Gbit/s)-findes generelt på servere
  • Seriel ATA- og mSATA -variant (SATA 3.0, 6.0 Gbit/s)
  • PCI Express (PCIe 3.0 × 4, 31,5 Gbit/s)
  • M.2 (6,0 Gbit/s til SATA 3.0 logisk enhedsgrænseflade, 31,5 Gbit/s til PCIe 3.0 × 4)
  • U.2 (PCIe 3.0 × 4)
  • Fiber Channel (128 Gbit/s) - findes næsten udelukkende på servere
  • USB (10 Gbit/s)
  • Parallel ATA (UDMA, 1064 Mbit/s) - for det meste erstattet af SATA
  • (Parallel) SCSI (40 Mbit/s- 2560 Mbit/s)- findes generelt på servere, for det meste erstattet af SAS ; sidste SCSI-baserede SSD blev introduceret i 2004

SSD'er understøtter forskellige logiske enhedsgrænseflader, f.eks. Advanced Host Controller Interface (AHCI) og NVMe. Logiske apparat-interfaces definerer kommandosæt, der anvendes af operativsystemer til at kommunikere med SSD og host bus adaptere (HBA'er).

Konfigurationer

Størrelsen og formen på en hvilken som helst enhed er i høj grad drevet af størrelsen og formen på de komponenter, der bruges til at lave den enhed. Traditionelle harddiske og optiske drev er designet omkring det / de roterende fad eller den optiske disk sammen med spindelmotoren indeni. Hvis en SSD består af forskellige sammenkoblede integrerede kredsløb (IC'er) og et interfacestik, er dens form ikke længere begrænset til formen på roterende mediedrev. Nogle solid-state-opbevaringsløsninger kommer i et større chassis, der måske endda er en rackmonteret formfaktor med mange SSD'er indeni. De ville alle forbinde til en fælles bus inde i chassiset og forbinde uden for boksen med et enkelt stik.

Til almindelig computerbrug er 2,5-tommer formfaktoren (typisk fundet i bærbare computere) den mest populære. For stationære computere med 3,5-tommer harddiskpladser kan en simpel adapterplade bruges til at få et sådant drev til at passe. Andre former for formfaktorer er mere almindelige i virksomhedsapplikationer. En SSD kan også integreres fuldstændigt i enhedens andre kredsløb, som i Apple MacBook Air (startende med efteråret 2010 -modellen). Fra 2014 blev mSATA og M.2 formfaktorer også populære, især i bærbare computere.

Standard HDD -formfaktorer

En SSD med en 2,5-tommer HDD-formfaktor, der er åbnet for at vise elektronik i solid state. Tomme rum ved siden af ​​NAND -chips er til yderligere NAND -chips, så det samme printkortdesign kan bruges på flere drevmodeller med forskellige kapaciteter; andre drev kan i stedet bruge et printkort, hvis størrelse øges sammen med drevkapaciteten, så resten af ​​drevet er tomt

Fordelen ved at bruge en nuværende HDD -formfaktor ville være at drage fordel af den omfattende infrastruktur, der allerede er på plads til at montere og tilslutte drevene til værtsystemet. Disse traditionelle formfaktorer kendes på størrelsen af ​​de roterende medier (dvs. 5,25 tommer, 3,5 tommer, 2,5 tommer eller 1,8 tommer) og ikke dimensionerne af drevhuset.

Standard kortformfaktorer

For applikationer, hvor pladsen er til en overkommelig pris, som for ultrabooks eller tabletcomputere , blev et par kompakte formfaktorer standardiseret til flash-baserede SSD'er.

Der er mSATA formfaktoren, der bruger PCI Express Mini Card fysisk layout. Det forbliver elektrisk kompatibelt med PCI Express Mini Card -grænsefladespecifikationen, mens det kræver en ekstra forbindelse til SATA -værtskontrolleren via det samme stik.

M.2 formfaktor, tidligere kendt som Next Generation Form Factor (NGFF), er en naturlig overgang fra mSATA og fysiske layout, den brugte, til en mere brugbar og mere avanceret formfaktor. Mens mSATA udnyttede en eksisterende formfaktor og stik, er M.2 designet til at maksimere brugen af ​​kortpladsen, samtidig med at fodaftrykket minimeres. M.2 -standarden gør det muligt at montere både SATA- og PCI Express SSD'er på M.2 -moduler.

Nogle højtydende, højkapacitetsdrev bruger standard PCI Express- tilføjelseskortformfaktor til at huse yderligere hukommelseschips, tillade brug af højere effektniveauer og tillade brug af en stor køleplade . Der er også adapterkort, der konverterer andre formfaktorer, især M.2-drev med PCIe-interface, til almindelige tilføjelseskort.

Disk-på-et-modul formfaktorer

En 2 GB disk-on-a-modul med PATA-interface

En disk-on-a-module ( DOM ) er et flashdrev med enten 40/44-pin Parallel ATA (PATA) eller SATA interface, der er beregnet til at tilsluttes direkte til bundkortet og bruges som computer harddisk (HDD) . DOM -enheder efterligner en traditionel harddisk, hvilket ikke kræver særlige drivere eller anden specifik understøttelse af operativsystemet. DOM'er bruges normalt i integrerede systemer , som ofte indsættes i barske miljøer, hvor mekaniske HDD'er simpelthen ville mislykkes, eller i tynde klienter på grund af lille størrelse, lavt strømforbrug og lydløs drift.

Fra 2016 varierer lagerkapaciteten fra 4 MB til 128 GB med forskellige variationer i fysiske layout, herunder lodret eller vandret orientering.

Kasseformfaktorer

Mange af de DRAM-baserede løsninger bruger en kasse, der ofte er designet til at passe i et rackmonteret system. Antallet af DRAM -komponenter, der kræves for at få tilstrækkelig kapacitet til at gemme dataene sammen med backup -strømforsyningerne, kræver større plads end traditionelle HDD -formfaktorer.

Bare-board formfaktorer

Formfaktorer, der var mere almindelige for hukommelsesmoduler, bruges nu af SSD'er til at drage fordel af deres fleksibilitet i at lægge komponenterne ud. Nogle af disse inkluderer PCIe , mini PCIe , mini-DIMM , MO-297 og mange flere. SATADIMM fra Viking Technology bruger en tom DDR3 DIMM -slot på bundkortet til at levere strøm til SSD'en med et separat SATA -stik for at give dataforbindelsen tilbage til computeren. Resultatet er en let at installere SSD med en kapacitet svarende til drev, der typisk tager en fuld 2,5-tommer drevplads . Mindst en producent, Innodisk , har produceret et drev, der sidder direkte på SATA -stikket (SATADOM) på bundkortet uden behov for et strømkabel. Nogle SSD'er er baseret på PCIe -formfaktoren og forbinder både datagrænsefladen og strøm via PCIe -stikket til værten. Disse drev kan enten bruge direkte PCIe-flash-controllere eller en PCIe-til-SATA-broenhed, der derefter opretter forbindelse til SATA-flash-controllere.

Boldgitter array formfaktorer

I begyndelsen af ​​2000'erne introducerede nogle få virksomheder SSD'er i Ball Grid Array (BGA) formfaktorer, såsom M-Systems (nu SanDisk ) DiskOnChip og Silicon Storage Technology 's NANDrive (nu produceret af Greenliant Systems ) og Memoright 's M1000 til brug i integrerede systemer. De største fordele ved BGA SSD'er er deres lave strømforbrug, lille chip -pakkestørrelse, der passer til kompakte undersystemer, og at de kan loddes direkte på et system bundkort for at reducere negative virkninger fra vibrationer og stød.

Sådanne indbyggede drev ofte overholde de EMMC og eUFS standarder.

Sammenligning med andre teknologier

Harddiskdrev

SSD -benchmark, der viser cirka 230 MB/s læsehastighed (blå), 210 MB/s skrivehastighed (rød) og cirka 0,1 ms søge tid (grøn), alt uafhængigt af den tilgængelige diskplacering.

Det er svært at sammenligne SSD'er og almindelige (roterende) harddiske. Traditionelle HDD -benchmarks har en tendens til at fokusere på de ydelsesegenskaber, der er dårlige med HDD'er, f.eks. Rotationslatens og søge tid . Da SSD'er ikke behøver at spinde eller søge at finde data, kan de vise sig langt bedre end HDD'er i sådanne tests. SSD'er har imidlertid udfordringer med blandet læsning og skrivning, og deres ydeevne kan forringes over tid. SSD-test skal starte fra det (i brug) fulde drev, da det nye og tomme (friske, ud-af-kassen) -drev kan have meget bedre skriveydelse, end det ville vise efter kun ugers brug.

De fleste fordele ved solid-state-drev frem for traditionelle harddiske skyldes deres evne til at få adgang til data fuldstændigt elektronisk i stedet for elektromekanisk, hvilket resulterer i overlegne overførselshastigheder og mekanisk robusthed. På den anden side tilbyder harddiske betydeligt højere kapacitet til deres pris.

Nogle feltsvigt viser, at SSD'er er betydeligt mere pålidelige end HDD'er, men andre ikke. SSD'er er imidlertid unikt følsomme over for pludselige strømafbrydelser, hvilket resulterer i afbrudte skrivninger eller endda tilfælde af fuldstændigt tab af drevet. Pålideligheden af ​​både HDD'er og SSD'er varierer meget mellem modellerne.

Som med HDD'er er der en afvejning mellem omkostninger og ydeevne for forskellige SSD'er. Single-level cell (SLC) SSD'er, mens de er betydeligt dyrere end multi-level (MLC) SSD'er, giver en betydelig hastighedsfordel. På samme tid betragtes DRAM-baseret solid-state-lagring i øjeblikket som den hurtigste og mest kostbare med gennemsnitlige svartider på 10 mikrosekunder i stedet for de gennemsnitlige 100 mikrosekunder for andre SSD'er. Enterprise flash-enheder (EFD'er) er designet til at håndtere kravene fra tier-1-applikationer med ydelse og svartider svarende til billigere SSD'er.

I traditionelle HDD'er vil en omskrevet fil generelt indtage den samme placering på diskoverfladen som den originale fil, hvorimod i SSD'er den nye kopi ofte vil blive skrevet til forskellige NAND -celler med henblik på slidudjævning . Slid-nivelleringsalgoritmerne er komplekse og vanskelige at teste udtømmende; Som følge heraf er firmwarebugs en vigtig årsag til datatab i SSD'er.

Følgende tabel viser en detaljeret oversigt over fordele og ulemper ved begge teknologier. Sammenligninger afspejler typiske egenskaber og gælder muligvis ikke for en bestemt enhed.

Sammenligning af NAND-baseret SSD og HDD
Attribut eller egenskab Solid State Drive Harddiskdrev
Pris pr. Kapacitet SSD'er er generelt dyrere end HDD'er og forventes at forblive det i det næste årti.

SSD -pris fra første kvartal 2018 omkring 30 cent (US) pr. Gigabyte baseret på 4 TB -modeller.

Priserne er generelt faldet årligt, og fra 2018 forventes det at fortsætte med at gøre det.


HDD -pris fra første kvartal 2018 omkring 2 til 3 cent (US) pr. Gigabyte baseret på 1 TB -modeller.

Priserne er generelt faldet årligt, og fra 2018 forventes det at fortsætte med at gøre det.

Lagerkapacitet I 2018 var SSD'er tilgængelige i størrelser op til 100 TB, men billigere var 120 til 512 GB modeller mere almindelige. I 2018 var HDD'er på op til 16 TB tilgængelige.
Pålidelighed - datalagring Hvis de efterlades uden strøm, begynder slidte SSD'er typisk at miste data efter cirka et til to års opbevaring, afhængigt af temperaturen. Nye drev skal gemme data i cirka ti år. MLC- og TLC-baserede enheder har en tendens til at miste data tidligere end SLC-baserede enheder. SSD'er er ikke velegnede til arkivbrug. Hvis de opbevares i et tørt miljø ved lave temperaturer, kan HDD'er gemme deres data i en meget lang periode, selv uden strøm. De mekaniske dele har imidlertid en tendens til at blive størknet over tid, og drevet kan ikke dreje op efter et par år i opbevaring.
Pålidelighed - lang levetid SSD'er har ingen bevægelige dele til at fejle mekanisk, så i teorien burde de være mere pålidelige end HDD'er. I praksis er dette imidlertid uklart,

Hver blok på en flash-baseret SSD kan kun slettes (og derfor skrives) et begrænset antal gange, før den fejler. Controllerne klarer denne begrænsning, så drev kan holde i mange år ved normal brug. SSD'er baseret på DRAM har ikke et begrænset antal skriverier. En fejl i en controller kan dog gøre en SSD ubrugelig. Pålideligheden varierer betydeligt på tværs af forskellige SSD -producenter og -modeller, hvor returraterne når 40% for specifikke drev. Mange SSD'er fejler kritisk ved strømafbrydelser; en undersøgelse fra december 2013 blandt mange SSD'er viste, at kun nogle af dem er i stand til at overleve flere strømafbrydelser. En Facebook-undersøgelse fandt ud af, at sparsomt datalayout på tværs af en SSDs fysiske adresserum (f.eks. Ikke-sammenhængende tildelte data), tætte datalayout (f.eks. Sammenhængende data) og højere driftstemperatur (som korrelerer med den strøm, der bruges til at overføre data), hver leder til øgede fejlfrekvenser blandt SSD'er.

SSD'er har imidlertid gennemgået mange revisioner, der har gjort dem mere pålidelige og langvarige. Nye SSD'er på markedet bruger i dag strømkredsbeskyttelseskredsløb, slidudjævningsteknikker og termisk gas for at sikre lang levetid.

HDD'er har bevægelige dele og er udsat for potentielle mekaniske fejl på grund af den resulterende slitage, så i teorien burde være mindre pålidelige end SSD'er. I praksis er dette imidlertid uklart,

Selve lagermediet (magnetisk plade) nedbrydes ikke i det væsentlige fra læse- og skriveoperationer.

Ifølge en undersøgelse foretaget af Carnegie Mellon University for både forbruger- og enterprise-harddiske, er deres gennemsnitlige fejlfrekvens 6 år, og forventet levetid er 9-11 år. Risikoen for et pludseligt, katastrofalt tab af data kan dog være lavere for HDD'er.

Når det gemmes offline (uden strøm på hylden) på lang sigt, bevarer det magnetiske medium på HDD data betydeligt længere end flashhukommelse, der bruges i SSD'er.

Opstartstid Næsten øjeblikkelig; ingen mekaniske komponenter at forberede. Kan have brug for et par millisekunder for at komme ud af en automatisk strømbesparende tilstand. Drev- spin-up kan tage flere sekunder. Et system med mange drev skal muligvis forskyde spin-up for at begrænse spidseffekten, der kort er høj, når en HDD først startes.
Sekventiel adgangsydelse I forbrugerprodukter ligger den maksimale overførselshastighed typisk fra ca. 200 MB/s til 3500 MB/s, afhængigt af drevet. Enterprise SSD'er kan have multi-gigabyte i sekundet. Når hovedet er placeret, når man læser eller skriver et kontinuerligt spor, kan en moderne HDD overføre data med cirka 200 MB/s. Dataoverførselshastighed afhænger også af rotationshastighed, som kan variere fra 3.600 til 15.000  omdr./min. Og også af sporet (aflæsning fra de ydre spor er hurtigere). Dataoverførselshastighed kan være op til 480 MB/s (eksperimentel).
Tilfældig adgangsydelse Tilfældig adgangstid typisk under 0,1 ms. Da data kan hentes direkte fra forskellige steder i flashhukommelsen, er adgangstid normalt ikke en stor flaskehals for ydelse. Læseydelsen ændres ikke baseret på, hvor data gemmes. I applikationer, hvor harddisken søger, er den begrænsende faktor, resulterer dette i hurtigere opstart og start af programmer (se Amdahls lov ).

SSD -teknologi kan levere en ret ensartet læse-/skrivehastighed, men når der er adgang til mange individuelle mindre blokke, reduceres ydelsen. Flash -hukommelse skal slettes, før den kan omskrives til. Dette kræver et overskydende antal skriveoperationer ud over det tilsigtede (et fænomen kendt som skriveforstærkning ), hvilket påvirker ydelsen negativt. SSD'er udviser typisk en lille, jævn reduktion i skriveydelsen i løbet af deres levetid, selvom den gennemsnitlige skrivehastighed for nogle drev kan blive bedre med alderen.

Læs latenstid er meget højere end SSD'er. Tilfældig adgangstid varierer fra 2,9 (high -end serverdrev) til 12 ms (bærbar HDD) på grund af behovet for at flytte hovederne og vente på, at dataene roterer under magnethovedet. Læsetiden er forskellig for hver anden søgning, da placeringen af ​​dataene og placeringen af ​​hovedet sandsynligvis er forskellige. Hvis der skal tilgås data fra forskellige områder af fadet, som med fragmenterede filer, vil svartiderne blive forøget af behovet for at søge hvert fragment.
Virkning af filsystemfragmentering Der er begrænset fordel ved at læse data sekventielt (ud over typiske FS -blokstørrelser, siger 4  KiB ), hvilket gør fragmentering ubetydelig for SSD'er. Defragmentering ville forårsage slid ved at skrive yderligere NAND -flashceller, som har en begrænset cykluslevetid. Selv med SSD'er er der imidlertid en praktisk grænse for, hvor stor fragmentering visse filsystemer kan opretholde; når denne grænse er nået, mislykkes efterfølgende filallokeringer. Følgelig kan defragmentering stadig være nødvendig, om end i mindre grad. Nogle filsystemer, som NTFS , bliver fragmenterede over tid, hvis de ofte skrives; periodisk defragmentering er påkrævet for at opretholde optimal ydelse. Dette er normalt ikke et problem i moderne filsystemer.
Støj (akustisk) SSD'er har ingen bevægelige dele og er derfor tavse, selvom der på nogle SSD'er kan forekomme høj støj fra højspændingsgeneratoren (til sletning af blokke). HDD'er har bevægelige dele ( hoveder , aktuator og spindelmotor ) og laver karakteristiske lyde af hvirvlende og klikende; støjniveauet varierer afhængigt af omdrejningstallet, men kan være betydeligt (mens det ofte er meget lavere end lyden fra køleventilatorerne). Laptop -harddiske er relativt stille.
Temperaturregulering En Facebook -undersøgelse viste, at fejlfrekvensen blandt SSD'er stiger med temperaturen ved driftstemperaturer over 40 ° C. Dette var imidlertid ikke tilfældet med nyere drev, der anvender termisk gasspjæld , omend med en potentiel ydelsesomkostning. I praksis kræver SSD'er normalt ingen særlig køling og kan tåle højere temperaturer end HDD'er. High-end virksomhedsmodeller installeret som tilføjelseskort eller 2,5-tommer bay-enheder kan leveres med kølelegemer for at sprede genereret varme, hvilket kræver visse mængder luftstrøm for at fungere. Omgivelsestemperaturer over 35 ° C (95 ° F) kan forkorte harddiskens levetid, og pålideligheden kompromitteres ved drevtemperaturer over 55 ° C (131 ° F). Ventilatorafkøling kan være påkrævet, hvis temperaturen ellers ville overstige disse værdier. I praksis kan moderne HDD'er bruges uden særlige arrangementer til køling.
Laveste driftstemperatur SSD'er kan fungere ved −55 ° C (−67 ° F). De fleste moderne harddiske kan fungere ved 0 ° C (32 ° F).
Største højde ved drift SSD'er har ingen problemer med dette. HDD'er kan fungere sikkert i en højde af højst 3.000 meter (10.000 fod). HDD'er vil ikke fungere i højder over 12.000 meter (40.000 fod). Med introduktionen af ​​heliumfyldte (forseglede) HDD'er forventes dette at være et mindre problem.
Bevæger sig fra et koldt miljø til et varmere miljø SSD'er har ingen problemer med dette. På grund af den termiske strypemekanisme holdes SSD'er sikre og forhindres i temperaturubalancen. En vis akklimatiseringstid kan være nødvendig, når nogle HDD'er flyttes fra et koldt miljø til et varmere miljø, før de tages i brug. afhængig af fugtighed kan der opstå kondens på hoveder og/eller diske, og betjening af det med det samme vil resultere i skader på sådanne komponenter. Moderne helium -harddiske er forseglede og har ikke et sådant problem.
Åndehul SSD'er kræver ikke et udluftningshul. De fleste moderne harddiske kræver et udluftningshul for at fungere korrekt. Heliumfyldte enheder er forseglet og har ikke et hul.
Modtagelighed for miljøfaktorer Ingen bevægelige dele, meget modstandsdygtige over for stød , vibrationer, bevægelse og forurening. Hoveder, der flyver over hurtigt roterende tallerkener, er modtagelige for stød, vibrationer, bevægelser og forurening, som kan beskadige mediet.
Installation og montering Ikke følsom over for orientering, vibrationer eller stød. Normalt ingen udsatte kredsløb. Kredsløb kan blive udsat for en kortformet enhed, og den må ikke kortsluttes af ledende materialer. Kredsløb kan blive udsat, og det må ikke kortsluttes af ledende materialer (f.eks. Metalchassis på en computer). Skal monteres for at beskytte mod vibrationer og stød. Nogle HDD'er bør ikke installeres i en vippet position.
Modtagelighed for magnetfelter Lav indvirkning på flashhukommelse, men en elektromagnetisk puls vil beskadige ethvert elektrisk system, især integrerede kredsløb . Generelt kan magneter eller magnetiske overspændinger resultere i datakorruption eller mekanisk skade på drevets indre. Drive's metalhus giver et lavt niveau af afskærmning til de magnetiske tallerkener.
Vægt og størrelse SSD'er, hovedsageligt halvlederhukommelsesenheder monteret på et printkort, er små og lette. De følger ofte de samme formfaktorer som HDD'er (2,5-tommer eller 1,8-tommer) eller er bare PCB'er (M.2 og mSATA.) Kabinetterne på de fleste almindelige modeller, hvis nogen, er for det meste lavet af plast eller letmetal. Højtydende modeller har ofte køleplader tilsluttet enheden eller har omfangsrige kasser, der fungerer som kølelegemet, hvilket øger dens vægt. HDD'er er generelt tungere end SSD'er, da kabinetterne hovedsageligt er lavet af metal, og de indeholder tunge genstande som motorer og store magneter. 3,5-tommer drev vejer typisk omkring 700 gram (ca. 1,5 pund).
Sikker skrivebegrænsning NAND flash -hukommelse kan ikke overskrives, men skal omskrives til tidligere slettede blokke. Hvis en software- kryptering program krypterer data, der allerede er på SSD, den overskrevet data er stadig usikker, ukrypteret, og tilgængelige (gælder drive-baserede hardware-kryptering ikke dette problem). Data kan heller ikke slettes sikkert ved at overskrive den originale fil uden særlige "Secure Erase" -procedurer indbygget i drevet. HDD'er kan overskrive data direkte på drevet i en bestemt sektor. Drevets firmware kan dog udskifte beskadigede blokke med ekstra områder, så der stadig kan være stumper og stykker. Nogle producenters HDD'er fylder hele drevet med nuller, herunder flyttede sektorer, på ATA Secure Erase Enhanced Erase -kommandoen.
Læs/skriv præstationssymmetri Billigere SSD'er har typisk skrivehastigheder betydeligt lavere end deres læsehastigheder. SSD'er med højere ydeevne har lignende læse- og skrivehastigheder. HDD'er har generelt lidt længere (værre) søgetider til skrivning end til læsning.
Gratis bloktilgængelighed og TRIM SSD -skriveydelse påvirkes betydeligt af tilgængeligheden af ​​gratis, programmerbare blokke. Tidligere skrevne datablokke, der ikke længere er i brug, kan genindvindes af TRIM ; selv med TRIM forårsager imidlertid færre gratis blokke langsommere ydeevne. HDD'er påvirkes ikke af gratis blokke og drager ikke fordel af TRIM.
Strømforbrug Højtydende flashbaserede SSD'er kræver generelt en halv til en tredjedel af harddiskens strøm. Højtydende DRAM SSD'er kræver generelt lige så meget strøm som HDD'er og skal være tilsluttet strøm, selv når resten af ​​systemet er lukket ned. Nye teknologier som DevSlp kan minimere strømkrav til tomgangsdrev. HDD'erne med lavest effekt (1,8 tommer) kan bruge så lidt som 0,35 watt, når de er inaktive. 2,5-tommer drev bruger typisk 2 til 5 watt. De 3,5 '' -drev med den højeste ydelse kan bruge op til cirka 20 watt.
Maksimal arealopbevaringstæthed (Terabit pr. Kvadrat inch) 2.8 1.2

Hukommelseskort

CompactFlash -kort bruges som SSD

Mens både hukommelseskort og de fleste SSD'er bruger flashhukommelse, tjener de meget forskellige markeder og formål. Hver har en række forskellige attributter, som er optimeret og tilpasset til bedst at opfylde bestemte brugeres behov. Nogle af disse egenskaber omfatter strømforbrug, ydeevne, størrelse og pålidelighed.

SSD'er blev oprindeligt designet til brug i et computersystem. De første enheder var beregnet til at udskifte eller forstærke harddiskdrev, så operativsystemet genkendte dem som en harddisk. Oprindeligt blev solid state -drev endda formet og monteret i computeren som harddiske. Senere blev SSD'er mindre og mere kompakte og udviklede til sidst deres egne unikke formfaktorer, såsom M.2 -formfaktoren. SSD'en er designet til at blive installeret permanent inde i en computer.

I modsætning hertil var hukommelseskort (f.eks. Secure Digital (SD), CompactFlash (CF) og mange andre) oprindeligt designet til digitale kameraer og fandt senere vej til mobiltelefoner, spilenheder, GPS -enheder osv. De fleste hukommelseskort er fysisk mindre end SSD'er og designet til at indsættes og fjernes gentagne gange.

SSD -fejl

SSD'er har meget forskellige fejltilstande fra traditionelle magnetiske harddiske. Fordi solid-state-drev ikke indeholder bevægelige dele, er de generelt ikke udsat for mekaniske fejl. I stedet er andre former for fejl mulige (for eksempel kan ufuldstændige eller mislykkede skriverier på grund af pludseligt strømsvigt være mere et problem end med harddiske, og hvis en chip mislykkes, går alle data på den tabt, et scenario kan ikke anvendes på magnetiske drev). I det hele taget har undersøgelser imidlertid vist, at SSD'er generelt er yderst pålidelige og ofte fortsætter med at fungere langt ud over den forventede levetid som angivet af deres producent.

Udholdenheden af ​​en SSD bør være angivet på databladet i en af ​​to former:

  • enten n DW/D ( n drev skriver pr. dag )
  • eller m TBW ( maks. terabyte skrevet ), kort TBW .

Så for eksempel har en Samsung 970 EVO NVMe M.2 SSD (2018) med 1 TB en udholdenhed på 600 TBW.

SSD -pålidelighed og fejltilstande

En tidlig undersøgelse fra Techreport.com, der løb fra 2013 til 2015, involverede en række flash-baserede SSD'er, der blev testet til ødelæggelse for at identificere, hvordan og på hvilket tidspunkt de mislykkedes. Webstedet fandt ud af, at alle drev "overgik deres officielle udholdenhedsspecifikationer ved at skrive hundredvis af terabyte uden problemer" - mængder af denne ordre overstiger typiske forbrugerbehov. Den første SSD, der mislykkedes, var TLC-baseret, hvor drevet lykkedes at skrive over 800 TB. Tre SSD'er i testen skrev tre gange det beløb (næsten 2,5 PB), før de også mislykkedes. Testen viste den bemærkelsesværdige pålidelighed af selv SSD'er på forbrugermarkedet.

En feltundersøgelse fra 2016 baseret på data indsamlet over seks år i Googles datacentre og spænder over "millioner" drevdage viste, at andelen af ​​flash-baserede SSD'er, der kræver udskiftning i deres første fire års brug, varierede fra 4% til 10% afhængigt af modellen. Forfatterne konkluderede, at SSD'er fejler med en betydeligt lavere hastighed end harddiskdrev. (I modsætning hertil fandt en 2016-evaluering af 71.940 HDD'er fejlfrekvenser, der var sammenlignelige med Googles SSD'er: HDD'erne havde i gennemsnit en årlig fejlfrekvens på 1,95%.) Undersøgelsen viste også på den nedadgående side, at SSD'er oplever betydeligt højere antallet af fejl, der ikke kan rettes (som forårsager datatab) end HDD'er. Det førte også til nogle uventede resultater og konsekvenser:

  • I den virkelige verden er MLC -baserede designs -menes mindre pålidelige end SLC -designs -ofte lige så pålidelige som SLC. (Resultaterne siger, at "SLC [er] generelt ikke mere pålidelig end MLC".) Men generelt siges det, at skriveudholdenheden er følgende:
    • SLC NAND: 100.000 sletter pr. Blok
    • MLC NAND: 5.000 til 10.000 sletter pr. Blok for applikationer med mellemkapacitet og 1.000 til 3.000 for applikationer med høj kapacitet
    • TLC NAND: 1.000 sletter pr. Blok
  • Enhedens alder, målt ved brugsdage, er hovedfaktoren i SSD -pålidelighed og ikke mængden af ​​data, der læses eller skrives, som måles ved hjælp af terabyte skrevet eller drevskrivning pr. Dag. Dette tyder på, at andre ældningsmekanismer, såsom "silicium aldring", er i spil. Korrelationen er signifikant (omkring 0,2-0,4).
  • Rå bitfejlhastigheder (RBER) vokser langsomt med slid-og ikke eksponentielt, som det ofte antages. RBER er ikke en god forudsigelse for andre fejl eller SSD -fejl.
  • Den ukorrekt bitfejlrate (UBER) er meget udbredt, men er heller ikke en god forudsigelse for fejl. SSD UBER -satserne er dog højere end for HDD'er, så selvom de ikke forudsiger fejl, kan de føre til tab af data på grund af, at ulæselige blokke er mere almindelige på SSD'er end HDD'er. Konklusionen siger, at selvom den er mere pålidelig generelt, er antallet af fejl, der ikke kan rettes, i stand til at påvirke en bruger større.
  • "Dårlige blokke i nye SSD'er er almindelige, og drev med et stort antal dårlige blokke er meget mere tilbøjelige til at miste hundredvis af andre blokke, sandsynligvis på grund af Flash -dør eller chipfejl. 30-80% af SSD'erne udvikler mindst en dårlig blok og 2–7% udvikler mindst en dårlig chip i de første fire år med implementering. "
  • Der er ingen kraftig stigning i fejl, efter at den forventede levetid er nået.
  • De fleste SSD'er udvikler ikke mere end et par dårlige blokke, måske 2-4. SSD'er, der udvikler mange dårlige blokke, udvikler ofte langt flere (måske hundredvis) og kan være tilbøjelige til at mislykkes. De fleste drev (99%+) sendes dog med dårlige blokke fra fremstilling. Fundet generelt var, at dårlige blokke er almindelige, og 30-80% af drevene vil udvikle mindst en i brug, men selv et par dårlige blokke (2-4) er en forudsigelse for op til hundredvis af dårlige blokke på et senere tidspunkt. Det dårlige blokantal ved fremstilling korrelerer med senere udvikling af yderligere dårlige blokke. Rapportkonklusionen tilføjede, at SSD'er havde en tendens til enten at have "mindre end en håndfuld" dårlige blokke eller "et stort antal" og foreslog, at dette kunne være et grundlag for at forudsige en eventuel fejl.
  • Omkring 2-7% af SSD'erne vil udvikle dårlige chips i deres første fire års brug. Over to tredjedele af disse chips vil have overtrådt deres producenters tolerancer og specifikationer, som typisk garanterer, at ikke mere end 2% af blokke på en chip vil mislykkes inden for den forventede skrivetid.
  • 96% af de SSD'er, der skal repareres (garantiservice), behøver kun reparation en gang i deres liv. Dage mellem reparation varierer fra "et par tusinde dage" til "næsten 15.000 dage" afhængigt af modellen.

Datagendannelse og sikker sletning

Solid-state-drev har sat nye udfordringer for datagendannelsesvirksomheder , da metoden til lagring af data er ikke-lineær og meget mere kompleks end harddiskdrev. Den strategi, hvormed drevet fungerer internt, kan i høj grad variere mellem producenter, og TRIM -kommandoen nulstiller hele området af en slettet fil. Slidudjævning betyder også, at den fysiske adresse på dataene og den adresse, der udsættes for operativsystemet, er forskellige.

Hvad angår sikker sletning af data, kan ATA Secure Erase -kommando bruges. Et program som hdparm kan bruges til dette formål.

Pålidelighedsmålinger

Den JEDEC Solid State Technology Association (JEDEC) har offentliggjort standarder for pålidelighed målinger:

  • Ugenvindelig bitfejlforhold (UBER)
  • Terabytes Written (TBW) - antallet af terabyte, der kan skrives til et drev inden for dens garanti
  • Drive Writes Per Day (DWPD) - antallet af gange, der kan skrives til drevets samlede kapacitet pr. Dag inden for garantien

Ansøgninger

På grund af deres generelt uoverkommelige omkostninger versus HDD'er på det tidspunkt, frem til 2009, blev SSD'er hovedsageligt brugt i de aspekter af missionskritiske applikationer, hvor lagringssystemets hastighed skulle være så høj som muligt. Siden flashhukommelse er blevet en almindelig komponent i SSD'er, har de faldende priser og øgede tætheder gjort det mere omkostningseffektivt til mange andre applikationer. I det distribuerede computermiljø kan SSD'er f.eks. Bruges som byggesten til et distribueret cachelag , der midlertidigt absorberer den store mængde brugeranmodninger til det langsommere HDD -baserede backend -lagersystem. Dette lag giver meget højere båndbredde og lavere latenstid end lagersystemet og kan administreres i en række former, såsom distribueret nøgleværdi-database og distribueret filsystem . På supercomputerne betegnes dette lag typisk som burst -buffer . Med dette hurtige lag oplever brugerne ofte kortere systemresponstid. Organisationer, der kan drage fordel af hurtigere adgang til systemdata, omfatter aktiehandelsvirksomheder , telekommunikationsselskaber og streamingmedier og videoredigeringsfirmaer . Listen over applikationer, der kan have fordel af hurtigere opbevaring, er enorm.

Flash-baserede solid-state-drev kan bruges til at oprette netværksapparater ud fra personlig computerhardware til generelle formål . Et skrivebeskyttet flashdrev, der indeholder operativsystemet og applikationssoftwaren, kan erstatte større, mindre pålidelige diskdrev eller cd-rom'er. Apparater bygget på denne måde kan give et billigt alternativ til dyr router og firewall hardware.

SSD'er baseret på et SD-kort med et live SD- operativsystem er let skrivelåste . Kombineret med et cloud computing- miljø eller et andet skrivbart medium for at opretholde vedholdenhed er et operativsystem, der er startet fra et skrivelåst SD-kort, robust, robust, pålidelig og uigennemtrængelig for permanent korruption. Hvis det kørende operativsystem nedbrydes, skal du blot slukke for maskinen og derefter tænde den tilbage til sin oprindelige ukorrupte tilstand og dermed være særlig solid. Det installerede operativsystem til SD-kortet kræver ikke fjernelse af beskadigede komponenter, da det var skrivelåst, selvom eventuelle skrevne medier muligvis skal gendannes.

Harddisk cache

I 2011 introducerede Intel en cachemekanisme for deres Z68- chipset (og mobile derivater) kaldet Smart Response Technology , som gør det muligt at bruge en SATA SSD som en cache (konfigurerbar som gennemskrivning eller tilbagekaldelse ) til en konventionel, magnetisk harddisk diskdrev. En lignende teknologi er tilgængelig på HighPoint 's RocketHybrid PCIe -kort.

Solid-state hybrid-drev (SSHD'er) er baseret på det samme princip, men integrerer en vis mængde flashhukommelse ombord på et konventionelt drev i stedet for at bruge en separat SSD. Flashlaget i disse drev kan tilgås uafhængigt af den magnetiske lagring af værten ved hjælp af ATA-8- kommandoer, så operativsystemet kan styre det. For eksempel gemmer Microsofts ReadyDrive -teknologi eksplicit dele af dvale -filen i cachen på disse drev, når systemet dvaler, hvilket gør det efterfølgende genoptag hurtigere.

Dual-drive hybridsystemer kombinerer brugen af ​​separate SSD- og HDD-enheder, der er installeret på den samme computer, med overordnet ydelsesoptimering styret af computerbrugeren eller af computerens operativsystemsoftware . Eksempler på denne type system er bcache og dm-cacheLinux og Apples Fusion Drive .

Filsystemsunderstøttelse til SSD'er

Typisk kan de samme filsystemer, der bruges på harddiske, også bruges på solid state -drev. Det forventes normalt, at filsystemet understøtter TRIM -kommandoen, som hjælper SSD'en med at genbruge kasserede data (understøttelse af TRIM ankom nogle år efter SSD'erne selv, men er nu næsten universel). Det betyder, at filsystemet ikke behøver at styre slidudjævning eller andre flash -hukommelsesegenskaber, da de håndteres internt af SSD'en. Nogle log-strukturerede filsystemer (f.eks. F2FS , JFFS2 ) hjælper med at reducere skriveforstærkning på SSD'er, især i situationer, hvor kun meget små datamængder ændres, f.eks. Ved opdatering af filsystemmetadata .

Selvom det ikke er en indbygget funktion i filsystemer, bør operativsystemer også sigte mod at justere partitioner korrekt, hvilket undgår overdrevne læs-modificer-skrivecyklusser . En typisk praksis for personlige computere er at have hver partition justeret til at starte med et 1  MiB (= 1.048.576 bytes) mærke, som dækker alle almindelige SSD -side- og blokstørrelsesscenarier, da den er delelig med alle almindeligt anvendte størrelser - 1 MiB, 512 KiB, 128 KiB, 4 KiB og 512 B. Moderne operativsysteminstallationssoftware og diskværktøjer håndterer dette automatisk.

Linux

Indledende understøttelse af TRIM -kommandoen er blevet tilføjet til version 2.6.28 af Linux -kernens hovedlinje.

Den ext4 , Btrfs , XFS , JFS , og F2FS filsystemer omfatter støtte til udsmid (TRIM eller fjern kortlægning) funktion.

Kernel support til TRIM operationen blev introduceret i version 2.6.33 af Linux kernel mainline, der blev frigivet den 24. februar 2010. For at gøre brug af det, skal et filsystem monteres ved hjælp af discardparameteren. Linux swap- partitioner udfører som standard kasseringsoperationer, når det underliggende drev understøtter TRIM, med mulighed for at deaktivere dem eller vælge mellem engangs- eller kontinuerlige kassering. Understøttelse af TRIM i kø, som er en SATA 3.1 -funktion, der resulterer i, at TRIM -kommandoer ikke forstyrrer kommandokøerne, blev introduceret i Linux -kerne 3.12, udgivet den 2. november 2013.

Et alternativ til TRIM-operationen på kernel-niveau er at bruge et bruger-space-værktøj kaldet fstrim der går gennem alle de ubrugte blokke i et filsystem og sender TRIM -kommandoer til disse områder. fstrimværktøj køres normalt af cron som en planlagt opgave. Fra november 2013 bruges den af Ubuntu Linux-distributionen , hvor den kun er aktiveret for Intel og Samsung solid-state-drev af pålidelighedsgrunde; leverandørkontrol kan deaktiveres ved at redigere fil/etc/cron.weekly/fstrim ved hjælp af instruktioner i selve filen.

Siden 2010 har standard Linux -drevværktøjer som standard taget sig af passende partitionsjustering.

Linux ydeevne overvejelser

En SSD, der bruger NVM Express som den logiske enhedsgrænseflade i form af et PCI Express 3.0 × 4 -udvidelseskort

Under installationen konfigurerer Linux -distributioner normalt ikke det installerede system til at bruge TRIM, og derfor /etc/fstabkræver filen manuelle ændringer. Dette skyldes tanken om, at den nuværende Linux TRIM -kommandoimplementering muligvis ikke er optimal. Det har vist sig at forårsage en ydelsesforringelse i stedet for en præstationsforøgelse under visse omstændigheder. Fra januar 2014 sender Linux en individuel TRIM -kommando til hver sektor i stedet for en vektoriseret liste, der definerer et TRIM -område som anbefalet af TRIM -specifikationen.

Af ydelsesmæssige årsager anbefales det at skifte I/O -planlæggeren fra standard -CFQ (fuldstændig fair kø) til NOOP eller Deadline . CFQ var designet til traditionelle magnetiske medier og søger optimering, hvorfor mange af disse I/O -planlægningsindsatser er spildt, når de bruges med SSD'er. Som en del af deres design tilbyder SSD'er meget større parallelitet til I/O-operationer, så det er at foretrække at overlade planlægningsbeslutninger til deres interne logik-især for avancerede SSD'er.

Et skalerbart bloklag til højtydende SSD-lagring, kendt som blk-multiqueue eller blk-mq og primært udviklet af Fusion-io- ingeniører, blev fusioneret til Linux -kernelinjen i kernelversion 3.13, frigivet den 19. januar 2014. Dette udnytter ydelse, der tilbydes af SSD'er og NVMe, ved at tillade meget højere I/O -indsendelseshastigheder. Med dette nye design af Linux-kernelbloklaget opdeles interne køer i to niveauer (per-CPU og hardware-indsendelse-køer), hvilket fjerner flaskehalse og tillader meget højere niveauer af I/O-parallelisering. Og med version 4.0 af Linux-kernen, udgivet den 12. april 2015 virtio blok chaufføren, SCSI- lag (som bruges af Serial ATA drivere), anordning Mapper rammer, loop-enhed driver, usorterede blok billeder (UBI) driver (som redskaber erase blok forvaltning lag til flashhukommelsesenheder) og RBD driver (som eksporterer Ceph RADOS objekter som blok-enheder) er blevet modificeret til rent faktisk at bruge denne nye grænseflade; andre drivere vil blive portet i de følgende udgivelser.

macOS

Versioner siden Mac OS X 10.6.8 (Snow Leopard) understøtter TRIM, men kun når de bruges med en Apple-købt SSD. TRIM er ikke automatisk aktiveret for tredjepartsdrev, selvom det kan aktiveres ved hjælp af tredjepartsværktøjer, f.eks. Trim Enabler . Status for TRIM kan kontrolleres i programmet Systeminformation eller i system_profilerkommandolinjeværktøjet.

Versioner siden OS X 10.10.4 (Yosemite) inkluderer sudo trimforce enablesom en Terminal-kommando, der muliggør TRIM på ikke-Apple-SSD'er. Der er også en teknik til at aktivere TRIM i versioner tidligere end Mac OS X 10.6.8, selvom det stadig er usikkert, om TRIM faktisk bruges korrekt i disse tilfælde.

Microsoft Windows

Før version 7 tog Microsoft Windows ingen specifikke foranstaltninger for at understøtte solid state -drev. Fra Windows 7 understøtter standard NTFS -filsystemet understøttelse af TRIM -kommandoen. (Andre filsystemer på Windows understøtter ikke TRIM.)

Som standard udfører Windows 7 og nyere versioner TRIM-kommandoer automatisk, hvis enheden opdages som et solid-state-drev. Fordi TRIM imidlertid nulstiller al frigjort plads irreversibelt, kan det være ønskeligt at deaktivere support, hvor aktivering af datagendannelse foretrækkes frem for slidudjævning. For at ændre adfærd, i Registry nøgleHKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Control \ FileSystemværdien DisableDeleteNotification kan indstilles til1. Dette forhindrer masselagerdriveren i at udstede TRIM -kommandoen.

Windows implementerer TRIM-kommando til mere end bare sletning af filer. TRIM-operationen er fuldt integreret med kommandoer på partition og volumen på f.eks. Format og sletning , med filsystemkommandoer vedrørende afkortning og komprimering og med funktionen Systemgendannelse (også kendt som Volume Snapshot).

Windows Vista

Windows Vista forventer generelt harddiske i stedet for SSD'er. Windows Vista inkluderer ReadyBoost til at udnytte egenskaber ved USB-tilsluttede flash-enheder, men for SSD'er forbedrer det kun standardpartitionsjusteringen for at forhindre læs-modificer-skriv-operationer, der reducerer hastigheden på SSD'er. De fleste SSD'er er typisk opdelt i 4 KiB -sektorer, mens de fleste systemer er baseret på 512 bytesektorer med deres standardpartitionsopsætninger, der ikke er tilpasset de 4 KiB -grænser.

Defragmentering

Defragmentering bør deaktiveres på solid-state-drev, fordi filkomponenternes placering på en SSD ikke påvirker dens ydeevne væsentligt, men hvis du flytter filerne for at gøre dem sammenhængende ved hjælp af Windows Defrag-rutinen, vil det medføre unødvendig skrivning på det begrænsede antal P/E cykler på SSD. Den superfetch funktion vil ikke væsentligt forbedre ydeevnen og forårsager yderligere overhead i systemet og SSD, selvom det ikke forårsager slid. Windows Vista sender ikke TRIM-kommandoen til solid-state-drev, men nogle tredjepartsværktøjer som f.eks. SSD Doctor vil med jævne mellemrum scanne drevet og TRIM de relevante poster.

Windows 7

Windows 7 og nyere versioner har indbygget support til SSD'er. Operativsystemet registrerer tilstedeværelsen af ​​en SSD og optimerer driften i overensstemmelse hermed. For SSD-enheder deaktiverer Windows SuperFetch og ReadyBoost , boot-time og applikationer, der forud hentes. På trods af den første erklæring fra Steven Sinofsky før udgivelsen af ​​Windows 7 er defragmentering dog ikke deaktiveret, selvom dens adfærd på SSD'er er forskellig. En grund er den lave ydelse af Volume Shadow Copy Service på fragmenterede SSD'er. Den anden grund er at undgå at nå det praktiske maksimale antal filfragmenter, som et volumen kan håndtere. Hvis dette maksimum er nået, vil efterfølgende forsøg på at skrive til drevet mislykkes med en fejlmeddelelse.

Windows 7 inkluderer også understøttelse af TRIM -kommandoen for at reducere affaldssamling for data, som operativsystemet allerede har konstateret ikke længere er gyldige. Uden support til TRIM ville SSD'en være uvidende om, at disse data er ugyldige og unødigt fortsætte med at omskrive dem under affaldssamling, hvilket forårsager yderligere slid på SSD'en. Det er fordelagtigt at foretage nogle ændringer, der forhindrer SSD'er i at blive behandlet mere som HDD'er, f.eks. Annullere defragmentering, ikke fylde dem til mere end ca. 75% af kapaciteten, uden at gemme ofte skrevne filer som f.eks. Log og midlertidige filer på dem, hvis en harddisk er tilgængelig og muliggør TRIM -processen.

Windows 8.1 og nyere

Windows 8.1 og senere Windows -systemer som Windows 10 understøtter også automatisk TRIM til PCI Express SSD'er baseret på NVMe. For Windows 7 er KB2990941 -opdateringen påkrævet for denne funktionalitet og skal integreres i Windows Setup ved hjælp af DISM, hvis Windows 7 skal installeres på NVMe SSD. Windows 8/8.1 understøtter også kommandoen SCSI unmap for USB-tilsluttede SSD'er eller SATA-til-USB-kabinetter. SCSI Unmap er en fuld analog af SATA TRIM -kommandoen. Det understøttes også via USB Attached SCSI Protocol (UASP).

Den grafiske Windows Disk Defagmenter i Windows 8.1 genkender også SSD'er tydeligt fra harddiske i en separat Media Type -kolonne. Mens Windows 7 understøttede automatisk TRIM til interne SATA SSD'er, understøtter Windows 8.1 og Windows 10 manuel TRIM (via en "Optimer" -funktion i Diskdefragmentering) samt automatisk TRIM til SATA, NVMe og USB-tilsluttede SSD'er.

ZFS

Solaris fra version 10 Update 6 (udgivet i oktober 2008) og nyere versioner af OpenSolaris , Solaris Express Community Edition , Illumos , Linux med ZFS på Linux og FreeBSD kan alle bruge SSD'er som en performance booster til ZFS . En SSD med lav latens kan bruges til ZFS Intent Log (ZIL), hvor den hedder SLOG. Dette bruges hver gang der opstår en synkron skrivning til drevet. En SSD (ikke nødvendigvis med lav latens) kan også bruges til niveau 2 Adaptive Replacement Cache (L2ARC), som bruges til at cache data til læsning. Når den bruges enten alene eller i kombination, ses der generelt store stigninger i ydelsen.

FreeBSD

ZFS for FreeBSD introducerede support til TRIM den 23. september 2012. Koden bygger et kort over områder med data, der blev frigivet; ved hver skrivning konsulterer koden kortet og fjerner til sidst områder, der blev frigivet før, men nu er overskrevet. Der er en tråd med lav prioritet, som TRIMs varierer, når den tid kommer.

Også Unix File System (UFS) understøtter kommandoen TRIM.

Skift partitioner

  • Ifølge Microsofts tidligere Windows -divisionspræsident Steven Sinofsky , "er der få filer bedre end sidefilen at placere på en SSD". Ifølge indsamlede telemetredata havde Microsoft fundet pagefile.sys til at være et ideelt match til SSD -lagring.
  • Linux-swap- partitioner udfører som standard TRIM-operationer, når den underliggende blok-enhed understøtter TRIM, med mulighed for at deaktivere dem eller vælge mellem engangs- eller kontinuerlige TRIM-operationer.
  • Hvis et operativsystem ikke understøtter brug af TRIM på diskrete swap -partitioner, kan det være muligt at bruge swap -filer i et almindeligt filsystem i stedet. For eksempel understøtter OS X ikke swap -partitioner; det bytter kun til filer i et filsystem, så det kan bruge TRIM, når f.eks. swap -filer slettes.
  • DragonFly BSD tillader, at SSD-konfigureret swap også kan bruges som filsystemcache. Dette kan bruges til at øge ydeevnen på både desktop og server arbejdsbelastninger. Projekterne bcache , dm-cache og Flashcache giver et lignende koncept for Linux-kernen.

Standardiseringsorganisationer

Følgende er noteret standardiseringsorganisationer og -organer, der arbejder på at skabe standarder for solid-state-drev (og andre computerenheder). Tabellen herunder indeholder også organisationer, der fremmer brugen af ​​solid-state-drev. Dette er ikke nødvendigvis en udtømmende liste.

Organisation eller udvalg Underudvalg af: Formål
INCITTER Ikke relevant Koordinerer teknisk standardaktivitet mellem ANSI i USA og fælles ISO/IEC -udvalg verden over
T10 INCITTER SCSI
T11 INCITTER FC
T13 INCITTER VED EN
JEDEC Ikke relevant Udvikler åbne standarder og publikationer for mikroelektronikindustrien
JC-64.8 JEDEC Fokuserer på solid-state drive standarder og publikationer
NVMHCI Ikke relevant Tilbyder standardsoftware og hardware programmeringsgrænseflader til ikke -flygtige hukommelsessystemer
SATA-IO Ikke relevant Giver branchen vejledning og support til implementering af SATA -specifikationen
SFF -udvalg Ikke relevant Arbejder på opbevaringsindustriens standarder, der kræver opmærksomhed, når de ikke behandles af andre standardkomiteer
SNIA Ikke relevant Udvikler og promoverer standarder, teknologier og uddannelsestjenester i forvaltningen af ​​information
SSSI SNIA Fremmer vækst og succes med solid state -opbevaring

Kommercialisering

Tilgængelighed

Solid-state drive-teknologi er blevet markedsført til de militære og niche-industrielle markeder siden midten af ​​1990'erne.

Sammen med det nye virksomhedsmarked har SSD'er vist sig i ultra-mobile pc'er og et par lette bærbare systemer, hvilket øger prisen på den bærbare computer betydeligt, afhængigt af kapacitet, formfaktor og overførselshastigheder. For low-end-applikationer kan et USB-flashdrev muligvis fås for alt fra $ 10 til $ 100 eller deromkring, afhængigt af kapacitet og hastighed; alternativt kan et CompactFlash- kort parres med en CF-til-IDE- eller CF-til-SATA-konverter til en lignende pris. Begge disse kræver, at skrive-cyklus udholdenhedsproblemer håndteres, enten ved at afstå fra at gemme ofte skrevne filer på drevet eller ved hjælp af et flash-filsystem . Standard CompactFlash -kort har normalt skrivehastigheder på 7 til 15 MB/s, mens de dyrere eksklusive kort kræver hastigheder på op til 60 MB/s.

Den første flash-hukommelse SSD-baserede pc, der blev tilgængelig, var Sony Vaio UX90, annonceret til forudbestilling den 27. juni 2006 og begyndte at sende i Japan den 3. juli 2006 med en 16 GB flash-hukommelse harddisk. I slutningen af ​​september 2006 opgraderede Sony SSD'en i Vaio UX90 til 32 GB.

En af de første mainstream -udgivelser af SSD var XO Laptop , bygget som en del af One Laptop Per Child -projektet. Masseproduktion af disse computere, bygget til børn i udviklingslande, begyndte i december 2007. Disse maskiner bruger 1.024 MiB SLC NAND -flash som primær opbevaring, der anses for at være mere egnet til de hårdere end normale forhold, hvor de forventes at blive brugt. Dell begyndte at sende ultrabærbare bærbare computere med SanDisk SSD'er den 26. april 2007. Asus udgav Eee PC- netbook den 16. oktober 2007 med 2, 4 eller 8 gigabyte flashhukommelse. I 2008 frigav to producenter de ultratynde bærbare computere med SSD -muligheder i stedet for ualmindelige 1,8 "HDD : dette var en MacBook Air , der blev udgivet af Apple 31. januar med en valgfri 64 GB SSD (Apple Store -prisen var $ 999 mere for denne mulighed) , sammenlignet med en 80 GB 4200 RPM HDD ), og Lenovo ThinkPad X300 med en lignende 64 gigabyte SSD, annonceret i februar 2008 og opgraderet til 128 GB SSD -option i 26. august 2008 med udgivelse af ThinkPad X301 -model ( en opgradering, der tilføjede cirka $ 200 US).

I 2008 dukkede low-end netbooks op med SSD'er. I 2009 begyndte SSD'er at dukke op i bærbare computere.

Den 14. januar 2008 blev EMC Corporation (EMC) den første virksomhedslager, der leverede flash-baserede SSD'er til sin produktportefølje, da den meddelte, at den havde valgt STEC, Inc.s Zeus-IOPS SSD'er til sine Symmetrix DMX-systemer. I 2008 Sun udgav Sun Storage 7000 Unified Opbevaring Systems (kodenavn Amber Road), der anvender både solid state-drev og konventionelle harddiske til at drage fordel af den hastighed, der tilbydes af SSD'er og økonomien og kapacitet tilbydes af konventionelle harddiske.

Dell begyndte at tilbyde valgfrie 256 GB solid state -drev på udvalgte notebook -modeller i januar 2009. I maj 2009 lancerede Toshiba en bærbar computer med en 512 GB SSD.

Siden oktober 2010 har Apples MacBook Air -linje brugt et solid state -drev som standard. I december 2010 var OCZ RevoDrive X2 PCIe SSD tilgængelig i 100 GB til 960 GB kapacitet, der leverede hastigheder over 740 MB/s sekventielle hastigheder og tilfældige små filer skriver op til 120.000 IOPS. I november 2010 udgav Fusion-io sit bedst ydende SSD-drev ved navn ioDrive Octal ved hjælp af PCI-Express x16 Gen 2.0-interface med lagerplads på 5,12 TB, læsehastighed på 6,0 GB/s, skrivehastighed på 4,4 GB/s og lav latenstid på 30 mikrosekunder. Det har 1,19 M Læs 512 byte IOPS og 1,18 M Skriv 512 byte IOPS.

I 2011 blev computere baseret på Intels Ultrabook -specifikationer tilgængelige. Disse specifikationer dikterer, at Ultrabooks bruger en SSD. Disse er enheder på forbrugerniveau (i modsætning til mange tidligere flash-tilbud rettet mod virksomhedsbrugere) og repræsenterer de første forbrugercomputere, der er vidt tilgængelige, ved hjælp af SSD'er bortset fra MacBook Air. På CES 2012 demonstrerede OCZ Technology R4 CloudServ PCIe SSD'er i stand til at nå overførselshastigheder på 6,5 GB/s og 1,4 millioner IOPS. Også annonceret var Z-Drive R5, der er tilgængelig i kapaciteter op til 12 TB, der kan nå overførselshastigheder på 7,2 GB/s og 2,52 millioner IOPS ved hjælp af PCI Express x16 Gen 3.0.

I december 2013 introducerede og lancerede Samsung branchens første 1 TB mSATA SSD. I august 2015 annoncerede Samsung en 16 TB SSD, dengang verdens højeste kapacitet til enkelt lagerenhed af enhver type.

Mens en række virksomheder tilbyder SSD -enheder fra 2018, producerer kun fem af de virksomheder, der tilbyder dem, faktisk de Nand Flash -enheder, der er lagringselementet i SSD'er.

Kvalitet og ydeevne

Generelt kan en bestemt enheds ydelse variere betydeligt under forskellige driftsbetingelser. F.eks. Kan antallet af parallelle tråde, der får adgang til lagerenheden, I/O -blokstørrelsen og mængden af ​​ledig plads, alle dramatisk ændre enhedens ydelse (dvs. overførselshastigheder).

SSD -teknologien har udviklet sig hurtigt. De fleste ydelsesmålinger, der bruges på diskdrev med roterende medier, bruges også på SSD'er. Ydelse af flash-baserede SSD'er er vanskelig at benchmark på grund af den brede vifte af mulige forhold. I en test udført i 2010 af Xssist ved hjælp af IOmeter , 4 kB tilfældig 70% læsning/30% skrivning, kødybde 4, startede IOPS leveret af Intel X25-E 64 GB G1 omkring 10.000 IOP'er og faldt kraftigt efter 8 minutter til 4.000 IOPS, og fortsatte med at falde gradvist i de næste 42 minutter. IOPS varierer mellem 3.000 og 4.000 fra omkring 50 minutter og frem til resten af ​​8+ timers testkørsel.

Designere af flash-drev i enterprise-kvalitet forsøger at forlænge levetiden ved at øge overlevering og ved at anvende slidudjævning .

Salg

SSD -forsendelser var 11 millioner enheder i 2009, 17,3 millioner enheder i 2011 for i alt 5 milliarder dollars, 39 millioner enheder i 2012 og forventedes at stige til 83 millioner enheder i 2013 til 201,4 millioner enheder i 2016 og til 227 millioner enheder i 2017.

Indtægterne til SSD-markedet (inklusive billige pc-løsninger) på verdensplan udgjorde $ 585 millioner i 2008 og steg mere end 100% fra $ 259 millioner i 2007.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links

Baggrund og generelt

Andet