Astudio hanes disgiau yw dechrau'r daith i ddeall egwyddorion gweithredu gyriannau cyflwr solet. Bydd rhan gyntaf ein cyfres o erthyglau, “Cyflwyniad i SSDs,” yn mynd ar daith o amgylch hanes ac yn caniatáu ichi ddeall yn glir y gwahaniaeth rhwng SSD a'i gystadleuydd agosaf, yr HDD.
Er gwaethaf y llu o wahanol ddyfeisiau ar gyfer storio gwybodaeth, mae poblogrwydd HDDs ac SSDs yn ein hamser yn ddiymwad. Mae'r gwahaniaeth rhwng y ddau fath hyn o yriannau yn amlwg i'r person cyffredin: mae SSD yn ddrutach ac yn gyflymach, tra bod HDD yn rhatach ac yn fwy eang.
Dylid rhoi sylw arbennig i'r uned fesur ar gyfer cynhwysedd storio: yn hanesyddol, deallir rhagddodiaid degol megis kilo a mega yng nghyd-destun technoleg gwybodaeth fel y degfed a'r ugeinfed pŵer o ddau. Er mwyn dileu dryswch, cyflwynwyd y rhagddodiaid deuaidd kibi-, mebi- ac eraill. Daw'r gwahaniaeth rhwng y blychau pen set hyn yn amlwg wrth i'r cyfaint gynyddu: wrth brynu disg 240 gigabyte, gallwch storio 223.5 gigabeit o wybodaeth arno.
Deifiwch i mewn i hanes
Dechreuodd datblygiad y gyriant caled cyntaf ym 1952 gan IBM. Ar 14 Medi, 1956, cyhoeddwyd canlyniad terfynol y datblygiad - Model IBM 350 1. Roedd y gyriant yn cynnwys 3.75 mebibytes o ddata gyda dimensiynau anweddus iawn: 172 centimetr o uchder, 152 centimetr o hyd a 74 centimetr o led. Y tu mewn roedd 50 o ddisgiau tenau wedi'u gorchuddio â haearn pur gyda diamedr o 610 mm (24 modfedd). Cymerodd yr amser cyfartalog i chwilio am ddata ar ddisg ~600 ms.
Wrth i amser fynd yn ei flaen, fe wnaeth IBM wella'r dechnoleg yn raddol. Cyflwynwyd yn 1961 gyda chynhwysedd o 18.75 megabeit gyda phennau darllen ar bob plat. YN ymddangosodd cetris disg symudadwy, ac ers 1970, cyflwynwyd system canfod a chywiro gwallau i'r IBM 3330. Dair blynedd yn ddiweddarach ymddangosodd a elwir yn "Winchester".
Winchester (o reiffl Saesneg Winchester) - yr enw cyffredinol ar reifflau a drylliau a gynhyrchwyd gan y Winchester Repeating Arms Company yn UDA yn ail hanner y XNUMXeg ganrif. Roedd y rhain yn un o'r drylliau ailadrodd cyntaf a ddaeth yn hynod boblogaidd ymhlith prynwyr. Roedd eu henw yn ddyledus i sylfaenydd y cwmni, Oliver Fisher Winchester.
Roedd yr IBM 3340 yn cynnwys dwy werthyd o 30 MiB yr un, a dyna pam galwodd peirianwyr y ddisg hon yn “30-30”. Roedd yr enw'n atgoffa rhywun o reiffl Winchester Model 1894 wedi'i siambru yn .30-30 Winchester, gan arwain Kenneth Haughton, a arweiniodd ddatblygiad yr IBM 3340, i ddweud "Os yw'n 30-30, mae'n rhaid ei fod yn Winchester." a 30 -30, yna rhaid ei fod yn Winchester."). Ers hynny, mae nid yn unig reifflau, ond hefyd gyriannau caled wedi'u galw'n "yriannau caled."
Dair blynedd arall yn ddiweddarach, rhyddhawyd yr IBM 3350 “Madrid” gyda phlatiau 14 modfedd ac amser mynediad o 25 ms.
Crëwyd y gyriant SSD cyntaf gan Dataram ym 1976. Roedd gyriant Dataram BulkCore yn cynnwys siasi gydag wyth cofbin RAM gyda chynhwysedd o 256 KiB yr un. O'i gymharu â'r gyriant caled cyntaf, roedd BulkCore yn fach iawn: 50,8 cm o hyd, 48,26 cm o led a 40 cm o uchder. Ar yr un pryd, dim ond 750 ns oedd yr amser mynediad data yn y model hwn, sydd 30000 gwaith yn gyflymach na'r gyriant HDD mwyaf modern bryd hynny.
Ym 1978, sefydlwyd Shugart Technology, a newidiodd ei enw flwyddyn yn ddiweddarach i Seagate Technology er mwyn osgoi gwrthdaro â Shugart Associates. Ar ôl dwy flynedd o waith, rhyddhaodd Seagate y ST-506 - y gyriant caled cyntaf ar gyfer cyfrifiaduron personol yn y ffactor ffurf 5.25-modfedd a gyda chynhwysedd o 5 MiB.
Yn ogystal ag ymddangosiad Technoleg Shugart, cofiwyd 1978 am ryddhau'r SSD Menter cyntaf o StorageTek. Roedd y StorageTek STC 4305 yn dal 45 MiB o ddata. Datblygwyd yr SSD hwn yn lle'r IBM 2305, roedd ganddo ddimensiynau tebyg ac fe gostiodd $400 anhygoel.
Ym 1982, ymunodd SSD â'r farchnad cyfrifiaduron personol. Mae cwmni Axlon yn datblygu disg SSD ar sglodion RAM o'r enw RAMDISK 320 yn benodol ar gyfer yr Apple II. Ers i'r gyriant gael ei greu ar sail cof cyfnewidiol, darparwyd batri yn y pecyn i gynnal diogelwch gwybodaeth. Roedd gallu'r batri yn ddigon ar gyfer 3 awr o weithrediad ymreolaethol rhag ofn colli pŵer.
Flwyddyn yn ddiweddarach, bydd Rodime yn rhyddhau'r gyriant caled RO352 10 MiB cyntaf yn y ffactor ffurf 3.5-modfedd sy'n gyfarwydd i ddefnyddwyr modern. Er gwaethaf y ffaith mai dyma'r gyriant masnachol cyntaf yn y ffactor ffurf hwn, yn y bôn ni wnaeth Rodime ddim byd arloesol.
Ystyrir mai'r cynnyrch cyntaf yn y ffactor ffurf hwn yw gyriant hyblyg a gyflwynwyd gan Tandon a Shugart Associates. Ar ben hynny, cytunodd Seagate a MiniScribe i fabwysiadu safon y diwydiant 3.5-modfedd, gan adael Rodime ar ôl, a oedd yn wynebu tynged “trol patent” ac ymadawiad llwyr o'r diwydiant cynhyrchu gyriant.
Ym 1980, cofrestrodd peiriannydd Toshiba, yr Athro Fujio Masuoka, batent ar gyfer math newydd o gof o'r enw cof NOR Flash. Cymerodd y datblygiad 4 blynedd.
Mae NOR memory yn fatrics 2D clasurol o ddargludyddion, lle mae un gell wedi'i gosod ar groesffordd rhesi a cholofnau (sy'n cyfateb i'r cof ar greiddiau magnetig).
Ym 1984, siaradodd yr Athro Masuoka am ei ddyfais yn y Cyfarfod Datblygwyr Electroneg Rhyngwladol, lle cydnabu Intel addewid y datblygiad hwn yn gyflym. Nid oedd Toshiba, lle'r oedd yr Athro Masuoka yn gweithio, yn ystyried bod cof Flash yn unrhyw beth arbennig, ac felly cydymffurfiodd â chais Intel i wneud sawl prototeip i'w hastudio.
Fe wnaeth diddordeb Intel yn natblygiad Fujio ysgogi Toshiba i neilltuo pum peiriannydd i helpu'r athro i ddatrys y broblem o fasnacheiddio'r ddyfais. Taflodd Intel, yn ei dro, dri chant o weithwyr i greu ei fersiwn ei hun o gof Flash.
Tra bod Intel a Toshiba yn datblygu datblygiadau ym maes storio Flash, digwyddodd dau ddigwyddiad pwysig ym 1986. Yn gyntaf, mae SCSI, sef set o gonfensiynau ar gyfer cyfathrebu rhwng cyfrifiaduron a dyfeisiau ymylol, wedi'i safoni'n swyddogol. Yn ail, datblygwyd y rhyngwyneb AT Attachment (ATA), a elwir o dan yr enw brand Integrated Drive Electronics (IDE), diolch i'r ffaith bod y rheolwr gyriant wedi'i symud y tu mewn i'r gyriant.
Am dair blynedd, bu Fujio Mausoka yn gweithio i wella technoleg cof Flash ac erbyn 1987 datblygodd cof NAND.
Mae cof NAND yr un cof NOR, wedi'i drefnu'n arae tri dimensiwn. Y prif wahaniaeth oedd bod yr algorithm ar gyfer cyrchu pob cell yn dod yn fwy cymhleth, daeth arwynebedd y gell yn llai, a chynyddodd cyfanswm y cynhwysedd yn sylweddol.
Flwyddyn yn ddiweddarach, datblygodd Intel ei gof NOR Flash ei hun, a gwnaeth Digipro yriant arno o'r enw Flashdisk. Roedd y fersiwn gyntaf o Flashdisk yn ei ffurfweddiad uchaf yn cynnwys 16 MiB o ddata ac yn costio llai na $500
Ar ddiwedd yr 80au a dechrau'r 90au, roedd gweithgynhyrchwyr gyriant caled yn cystadlu i wneud gyriannau'n llai. Ym 1989, rhyddhaodd PrairieTek yriant PrairieTek 220 20 MiB mewn ffactor ffurf 2.5-modfedd. Ddwy flynedd yn ddiweddarach, mae Peripherals Integral yn creu disg “Mustang” Peripherals Integral 1820 gyda'r un gyfrol, ond eisoes yn 1.8 modfedd. Flwyddyn yn ddiweddarach, gostyngodd Hewlett-Packard faint y ddisg i 1.3 modfedd.
Компания Seagate хранила верность дискам в форм-факторе 3.5 дюйма и делала ставку на увеличение скорости вращения, выпустив в 1992 свою знаменитую модель Barracuda, первый жесткий диск со скоростью вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту. Но на этом Seagate не собиралась останавливаться. В 1996 диски линейки Seagate Cheetah достигли скорости вращения 10000 оборотов в минуту, а через четыре года модификация Х15 раскручивалась аж до 15000 оборотов в минуту.
Yn 2000, daeth y rhyngwyneb ATA i gael ei adnabod fel PATA. Y rheswm am hyn oedd ymddangosiad rhyngwyneb Serial ATA (SATA) gyda gwifrau mwy cryno, cefnogaeth cyfnewid poeth a chyflymder trosglwyddo data cynyddol. Cymerodd Seagate yr awenau yma hefyd, gan ryddhau'r gyriant caled cyntaf gyda rhyngwyneb o'r fath yn 2002.
Roedd cof fflach yn ddrud iawn i'w gynhyrchu i ddechrau, ond gostyngodd costau'n sydyn yn y 2000au cynnar. Manteisiodd Transcend ar hyn, gan ryddhau gyriannau SSD gyda chynhwysedd yn amrywio o 2003 i 16 MiB yn 512. Dair blynedd yn ddiweddarach, ymunodd Samsung a SanDisk â chynhyrchu màs. Yn yr un flwyddyn, gwerthodd IBM ei adran ddisg i Hitachi.
Roedd Solid State Drives yn ennill momentwm ac roedd problem amlwg: roedd y rhyngwyneb SATA yn arafach na'r SSDs eu hunain. I ddatrys y broblem hon, dechreuodd Gweithgor NVM Express ddatblygu NVMe - manyleb ar gyfer protocolau mynediad ar gyfer SSDs yn uniongyrchol dros y bws PCIe, gan osgoi'r “canolwr” ar ffurf rheolydd SATA. Byddai hyn yn caniatáu mynediad at ddata ar gyflymder bysiau PCIe. Ddwy flynedd yn ddiweddarach, roedd fersiwn gyntaf y fanyleb yn barod, a blwyddyn yn ddiweddarach ymddangosodd y gyriant NVMe cyntaf.
Gwahaniaethau rhwng SSDs modern a HDDs
Ar y lefel ffisegol, mae'r gwahaniaeth rhwng SSD a HDD yn amlwg yn hawdd: nid oes gan SSD unrhyw elfennau mecanyddol, ac mae gwybodaeth yn cael ei storio mewn celloedd cof. Mae absenoldeb elfennau symudol yn arwain at fynediad cyflym at ddata mewn unrhyw ran o'r cof, fodd bynnag, mae cyfyngiad ar nifer y cylchoedd ailysgrifennu. Oherwydd y nifer gyfyngedig o gylchoedd ailysgrifennu ar gyfer pob cell cof, mae angen mecanwaith cydbwyso - lefelu traul celloedd trwy drosglwyddo data rhwng celloedd. Perfformir y gwaith hwn gan y rheolydd disg.
Er mwyn cydbwyso, mae angen i'r rheolwr SSD wybod pa gelloedd sy'n cael eu meddiannu a pha rai sy'n rhad ac am ddim. Mae'r rheolydd yn gallu olrhain cofnodi data i mewn i gell ei hun, na ellir ei ddweud am ddileu. Fel y gwyddoch, nid yw systemau gweithredu (OS) yn dileu data o'r ddisg pan fydd y defnyddiwr yn dileu ffeil, ond yn nodi bod yr ardaloedd cof cyfatebol yn rhad ac am ddim. Mae'r datrysiad hwn yn dileu'r angen i aros am weithrediad disg wrth ddefnyddio HDD, ond mae'n gwbl anaddas ar gyfer gweithredu SSD. Mae'r rheolydd gyriant SSD yn gweithio gyda bytes, nid systemau ffeil, ac felly mae angen neges ar wahân pan fydd ffeil yn cael ei dileu.
Dyma sut yr ymddangosodd y gorchymyn TRIM (Saesneg - trim), y mae'r OS yn hysbysu'r rheolydd disg SSD i ryddhau ardal cof benodol. Mae'r gorchymyn TRIM yn dileu data o ddisg yn barhaol. Nid yw pob system weithredu yn gwybod sut i anfon y gorchymyn hwn i yriannau cyflwr solet, ac nid yw rheolwyr RAID caledwedd yn y modd arae disg byth yn anfon TRIM i ddisgiau.
I'w barhau…
Yn y rhannau canlynol byddwn yn siarad am ffactorau ffurf, rhyngwynebau cysylltiad a threfniadaeth fewnol gyriannau cyflwr solet.
Yn ein labordy Gallwch chi brofi gyriannau HDD ac SSD modern yn annibynnol a dod i'ch casgliadau eich hun.
Dim ond defnyddwyr cofrestredig all gymryd rhan yn yr arolwg. os gwelwch yn dda.
Ydych chi'n meddwl y bydd SSD yn gallu dadleoli HDD?
-
71.2%Ydy, SSDs yw'r dyfodol396
-
7.5%Na, mae oes magneto-optegol HDD42 o'n blaenau
-
21.2%Bydd y fersiwn hybrid HDD + SSD118 yn ennill
Pleidleisiodd 556 o ddefnyddwyr. Ymataliodd 72 o ddefnyddwyr.
Ffynhonnell: hab.com