Proučavanje istorije diskova je početak puta ka razumevanju principa rada SSD uređaja. Prvi dio naše serije članaka, “Uvod u SSD-ove”, će vam dati obilazak istorije i omogućiti vam da jasno shvatite razliku između SSD-a i njegovog najbližeg konkurenta, HDD-a.
Unatoč obilju različitih uređaja za pohranjivanje informacija, popularnost HDD-a i SSD-ova u naše vrijeme je neosporna. Razlika između ova dva tipa diskova je očigledna prosječnom čovjeku: SSD je skuplji i brži, dok je HDD jeftiniji i prostraniji.
Posebnu pažnju treba obratiti na mjernu jedinicu za kapacitet skladišta: istorijski su decimalni prefiksi kao što su kilo i mega shvaćeni u kontekstu informacione tehnologije kao deseta i dvadeseta stepen dvojke. Da ne bi bilo zabune, uvedeni su binarni prefiksi kibi-, mebi- i drugi. Razlika između ovih set-top box uređaja postaje primjetna kako se volumen povećava: kada kupite disk od 240 gigabajta, na njega možete pohraniti 223.5 gigabajta informacija.
Zaronite u istoriju
Razvoj prvog tvrdog diska započeo je IBM 1952. godine. Dana 14. septembra 1956. objavljen je konačni rezultat razvoja - IBM 350 Model 1. Disk je sadržavao 3.75 mebibajta podataka vrlo neskromnih dimenzija: 172 centimetra visine, 152 centimetra dužine i 74 centimetra širine. Unutra je bilo 50 tankih diskova presvučenih čistim gvožđem prečnika 610 mm (24 inča). Prosječno vrijeme traženja podataka na disku trajalo je ~600 ms.
Kako je vrijeme odmicalo, IBM je stalno poboljšavao tehnologiju. Predstavljen 1961 sa kapacitetom od 18.75 megabajta sa čitajućim glavama na svakoj ploči. IN Pojavili su se uklonjivi disk kertridži, a od 1970. godine u IBM 3330 uveden je sistem za otkrivanje i ispravljanje grešaka. Tri godine kasnije pojavio se poznat kao "Winchester".
Winchester (iz engleske puške Winchester) - opći naziv za puške i sačmarice koje je proizvodila Winchester Repeating Arms Company u SAD u drugoj polovini 19. stoljeća. Ovo su bile jedne od prvih pušaka koje se ponavljaju koje su postale izuzetno popularne među kupcima. Svoje ime duguju osnivaču kompanije Oliveru Fisher Winchesteru.
IBM 3340 se sastojao od dva vretena od po 30 MiB, zbog čega inženjeri su ovaj disk nazvali "30-30". Ime je podsjećalo na pušku Winchester Model 1894 kalibra .30-30 Winchester, što je navelo Kennetha Haughtona, koji je vodio razvoj IBM-a 3340, da kaže "Ako je 30-30, mora biti Winchester". -30, onda mora da je Winchester."). Od tada se ne samo puške, već i tvrdi diskovi nazivaju “tvrdi diskovi”.
Još tri godine kasnije, IBM 3350 “Madrid” je objavljen sa 14-inčnim pločama i vremenom pristupa od 25 ms.
Prvi SSD disk kreirao je Dataram 1976. godine. Dataram BulkCore disk se sastojao od šasije sa osam RAM memorijskih stickova kapaciteta 256 KiB svaki. U poređenju sa prvim čvrstim diskom, BulkCore je bio sićušan: 50,8 cm dugačak, 48,26 cm širok i 40 cm visok. Istovremeno, vrijeme pristupa podacima u ovom modelu iznosilo je samo 750 ns, što je 30000 puta brže od najmodernijeg HDD diska u to vrijeme.
Godine 1978. osnovana je Shugart Technology, koja je godinu dana kasnije promijenila ime u Seagate Technology kako bi se izbjegli sukobi sa Shugart Associates. Nakon dvije godine rada, Seagate je objavio ST-506 - prvi hard disk za personalne računare u 5.25-inčnom obliku i kapaciteta 5 MiB.
Pored pojave Shugart tehnologije, 1978. je ostala zapamćena po izdavanju prvog Enterprise SSD-a iz StorageTek-a. StorageTek STC 4305 je imao 45 MiB podataka. Ovaj SSD je razvijen kao zamjena za IBM 2305, imao je slične dimenzije i koštao je nevjerovatnih 400 dolara.
1982. SSD je ušao na tržište personalnih računara. Kompanija Axlon razvija SSD disk na RAM čipovima pod nazivom RAMDISK 320 posebno za Apple II. Kapacitet baterije bio je dovoljan za 3 sata autonomnog rada u slučaju nestanka struje.
Godinu dana kasnije, Rodime će objaviti prvi RO352 10 MiB hard disk u 3.5-inčnom obliku koji je poznat modernim korisnicima. Unatoč činjenici da je ovo prvi komercijalni pogon u ovom obliku, Rodime u suštini nije učinio ništa inovativno.
Prvi proizvod u ovom faktoru forme smatra se disketna jedinica koju su predstavili Tandon and Shugart Associates. Štaviše, Seagate i MiniScribe su se složili da usvoje industrijski standard od 3.5 inča, ostavljajući Rodime iza sebe, koji se suočio sa sudbinom “patentnog trola” i potpunim izlaskom iz industrije proizvodnje pogona.
Godine 1980. Toshibin inženjer, profesor Fujio Masuoka, registrovao je patent za novu vrstu memorije pod nazivom NOR Flash memorija. Razvoj je trajao 4 godine.
NOR memorija je klasična 2D matrica provodnika, u kojoj je jedna ćelija instalirana na sjecištu redova i stupaca (analogno memoriji na magnetnim jezgrama).
Godine 1984., profesor Masuoka je govorio o svom izumu na Međunarodnom sastanku razvojnih inženjera elektronike, gdje je Intel brzo prepoznao obećanje ovog razvoja. Toshiba, u kojoj je radio profesor Masuoka, nije smatrala da je Flash memorija nešto posebno, te je stoga udovoljila Intelovom zahtjevu da napravi nekoliko prototipova za proučavanje.
Intelovo interesovanje za Fujiov razvoj navelo je Toshibu da dodeli pet inženjera da pomognu profesoru da reši problem komercijalizacije pronalaska. Intel je zauzvrat bacio tri stotine zaposlenih u stvaranje sopstvene verzije Flash memorije.
Dok su Intel i Toshiba razvijali razvoj u oblasti Flash memorije, dva važna događaja su se desila 1986. Prvo, SCSI, skup konvencija za komunikaciju između računara i perifernih uređaja, zvanično je standardizovan. Drugo, razvijen je interfejs AT Attachment (ATA), poznat pod brendom Integrated Drive Electronics (IDE), zahvaljujući kojem je kontroler drajva pomeren unutar drajva.
Tri godine je Fujio Mausoka radio na poboljšanju tehnologije Flash memorije i do 1987. razvio NAND memoriju.
NAND memorija je ista NOR memorija, organizirana u trodimenzionalni niz. Glavna razlika je u tome što je algoritam za pristup svakoj ćeliji postao složeniji, površina ćelije je postala manja, a ukupni kapacitet se značajno povećao.
Godinu dana kasnije, Intel je razvio sopstvenu NOR Flash memoriju, a Digipro je napravio disk na njoj pod nazivom Flashdisk. Prva verzija Flashdiska u svojoj maksimalnoj konfiguraciji sadržavala je 16 MiB podataka i koštala je manje od 500 dolara
Kasnih 80-ih i ranih 90-ih, proizvođači tvrdih diskova su se takmičili da naprave manje diskove. Godine 1989. PrairieTek je objavio PrairieTek 220 20 MiB disk u 2.5-inčnom obliku. Dvije godine kasnije, Integral Peripherals kreira Integral Peripherals 1820 “Mustang” disk sa istom zapreminom, ali već 1.8 inča. Godinu dana kasnije, Hewlett-Packard je smanjio veličinu diska na 1.3 inča.
Seagate je ostao vjeran pogonima u 3.5-inčnom obliku i oslanjao se na povećanje brzine rotacije, izdavši svoj poznati model Barracuda 1992. godine, prvi tvrdi disk sa brzinom vretena od 7200 o/min. Ali Seagate nije namjeravao stati na tome. Godine 1996., pogoni iz Seagate Cheetah linije dostigli su brzinu rotacije od 10000 o/min, a četiri godine kasnije modifikacija X15 se okretala do 15000 o/min.
2000. godine ATA interfejs je postao poznat kao PATA. Razlog za to je pojava Serial ATA (SATA) interfejsa sa kompaktnijim žicama, podrškom za hot-swap i povećanom brzinom prenosa podataka. Seagate je i ovdje preuzeo vodstvo, izdavši prvi čvrsti disk sa takvim interfejsom 2002. godine.
Flash memorija je u početku bila veoma skupa za proizvodnju, ali su troškovi naglo pali početkom 2000-ih. Transcend je to iskoristio, izdavši SSD diskove kapaciteta od 2003 do 16 MiB 512. godine. Tri godine kasnije, Samsung i SanDisk su se pridružili masovnoj proizvodnji. Iste godine IBM je prodao svoju diskovnu diviziju Hitachiju.
Solid State diskovi su dobijali na zamahu i postojao je očigledan problem: SATA interfejs je bio sporiji od samih SSD-ova. Kako bi riješila ovaj problem, NVM Express Workgroup je počela razvijati NVMe - specifikaciju za pristupne protokole za SSD-ove direktno preko PCIe magistrale, zaobilazeći "posrednika" u obliku SATA kontrolera. Ovo bi omogućilo pristup podacima pri brzinama PCIe magistrale. Dvije godine kasnije, prva verzija specifikacije je bila spremna, a godinu dana kasnije pojavio se prvi NVMe disk.
Razlike između modernih SSD-ova i HDD-ova
Na fizičkom nivou, razlika između SSD-a i HDD-a je lako uočljiva: SSD nema mehaničke elemente, a informacije se pohranjuju u memorijske ćelije. Odsustvo pokretnih elemenata dovodi do brzog pristupa podacima u bilo kojem dijelu memorije, međutim, postoji ograničenje u broju ciklusa ponovnog pisanja. Zbog ograničenog broja ciklusa ponovnog pisanja za svaku memorijsku ćeliju, postoji potreba za balansirajućim mehanizmom - izravnavanjem trošenja ćelija prijenosom podataka između ćelija. Ovaj posao obavlja disk kontroler.
Da bi izvršio balansiranje, SSD kontroler mora znati koje ćelije su zauzete, a koje slobodne. Kontroler je u mogućnosti da prati snimanje podataka u samu ćeliju, što se ne može reći za brisanje. Kao što znate, operativni sistemi (OS) ne brišu podatke sa diska kada korisnik izbriše datoteku, već označavaju odgovarajuća memorijska područja kao slobodna. Ovo rješenje eliminira potrebu čekanja na rad diska kada se koristi HDD, ali je potpuno neprikladno za rad sa SSD-om. SSD kontroler radi sa bajtovima, a ne sa sistemima datoteka, i stoga zahtijeva posebnu poruku kada se datoteka obriše.
Tako se pojavila naredba TRIM (engleski - trim) kojom OS obavještava SSD disk kontroler da oslobodi određeno memorijsko područje. Komanda TRIM trajno briše podatke sa diska. Ne znaju svi operativni sistemi da pošalju ovu komandu na SSD uređaje, a hardverski RAID kontroleri u režimu diskovnog niza nikada ne šalju TRIM na diskove.
Da se nastavi ...
U narednim delovima ćemo govoriti o faktorima forme, interfejsima za povezivanje i unutrašnjoj organizaciji SSD uređaja.
U našoj laboratoriji Možete samostalno testirati moderne HDD i SSD diskove i donijeti svoje zaključke.
Samo registrovani korisnici mogu učestvovati u anketi. molim.
Mislite li da će SSD moći zamijeniti HDD?
-
71.2%Da, SSD-ovi su budućnost396
-
7.5%Ne, era magneto-optičkog HDD42 je pred nama
-
21.2%Hibridna verzija HDD + SSD118 će pobijediti
Glasalo je 556 korisnika. 72 korisnika je bila uzdržana.
izvor: www.habr.com