SSD નો પરિચય. ભાગ 1. ઐતિહાસિક

ડિસ્કના ઇતિહાસનો અભ્યાસ એ સોલિડ-સ્ટેટ ડ્રાઇવ્સના સંચાલનના સિદ્ધાંતોને સમજવાની યાત્રાની શરૂઆત છે. અમારા લેખોની શ્રેણીનો પ્રથમ ભાગ, "SSDsનો પરિચય," ઇતિહાસની મુલાકાત લેશે અને તમને SSD અને તેના સૌથી નજીકના હરીફ, HDD વચ્ચેના તફાવતને સ્પષ્ટપણે સમજવા દેશે.

માહિતી સંગ્રહિત કરવા માટે વિવિધ ઉપકરણોની વિપુલતા હોવા છતાં, આપણા સમયમાં HDDs અને SSD ની લોકપ્રિયતા નિર્વિવાદ છે. આ બે પ્રકારની ડ્રાઈવો વચ્ચેનો તફાવત સરેરાશ વ્યક્તિ માટે સ્પષ્ટ છે: SSD વધુ ખર્ચાળ અને ઝડપી છે, જ્યારે HDD સસ્તી અને વધુ જગ્યા ધરાવતી છે.

સંગ્રહ ક્ષમતા માટે માપનના એકમ પર વિશેષ ધ્યાન આપવું જોઈએ: ઐતિહાસિક રીતે, કિલો અને મેગા જેવા દશાંશ ઉપસર્ગને માહિતી ટેકનોલોજીના સંદર્ભમાં બેની દસમી અને વીસમી શક્તિ તરીકે સમજવામાં આવે છે. મૂંઝવણને દૂર કરવા માટે, દ્વિસંગી ઉપસર્ગો kibi-, mebi- અને અન્ય રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા. આ સેટ-ટોપ બોક્સ વચ્ચેનો તફાવત વોલ્યુમમાં વધારો થતાં ધ્યાનપાત્ર બને છે: 240 ગીગાબાઈટ ડિસ્ક ખરીદતી વખતે, તમે તેના પર 223.5 ગીગાબાઈટ માહિતી સ્ટોર કરી શકો છો.

ઇતિહાસમાં ડૂબકી લગાવો

IBM દ્વારા 1952 માં પ્રથમ હાર્ડ ડ્રાઈવનો વિકાસ શરૂ થયો. 14 સપ્ટેમ્બર, 1956 ના રોજ, વિકાસનું અંતિમ પરિણામ જાહેર કરવામાં આવ્યું હતું - IBM 350 મોડલ 1. ડ્રાઇવમાં 3.75 મેબીબાઇટ ડેટા ખૂબ જ અવિશ્વસનીય પરિમાણો સાથે હતો: 172 સેન્ટિમીટર ઊંચાઈ, 152 સેન્ટિમીટર લંબાઈ અને 74 સેન્ટિમીટર પહોળાઈ. અંદર 50 મીમી (610 ઇંચ) ના વ્યાસ સાથે શુદ્ધ આયર્નથી કોટેડ 24 પાતળી ડિસ્ક હતી. ડિસ્ક પર ડેટા શોધવા માટે સરેરાશ સમય ~600 ms લીધો.

સમય જતાં, IBM એ ટેક્નોલોજીમાં સતત સુધારો કર્યો. 1961 માં રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું IBM 1301 દરેક પ્લેટર પર રીડ હેડ સાથે 18.75 મેગાબાઈટની ક્ષમતા સાથે. IN IBM 1311 દૂર કરી શકાય તેવા ડિસ્ક કારતુસ દેખાયા, અને 1970 થી, IBM 3330 માં ભૂલ શોધ અને સુધારણા સિસ્ટમ દાખલ કરવામાં આવી. ત્રણ વર્ષ પછી તે દેખાયો IBM 3340 "વિન્ચેસ્ટર" તરીકે ઓળખાય છે.

વિન્ચેસ્ટર (અંગ્રેજી વિન્ચેસ્ટર રાઈફલમાંથી) - XNUMXમી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં યુએસએમાં વિન્ચેસ્ટર રિપીટીંગ આર્મ્સ કંપની દ્વારા ઉત્પાદિત રાઈફલ્સ અને શોટગનનું સામાન્ય નામ. આ પ્રથમ પુનરાવર્તિત શૉટગનમાંની એક હતી જે ખરીદદારોમાં અત્યંત લોકપ્રિય બની હતી. તેઓનું નામ કંપનીના સ્થાપક ઓલિવર ફિશર વિન્ચેસ્ટરને હતું.

IBM 3340 માં દરેક 30 MiB ના બે સ્પિન્ડલનો સમાવેશ થાય છે, તેથી જ ઇજનેરો આ ડિસ્કને "30-30" કહે છે. આ નામ .1894-30 વિન્ચેસ્ટરમાં ચેમ્બરવાળી વિન્ચેસ્ટર મોડલ 30 રાઇફલની યાદ અપાવે છે, જે કેનેથ હાઉટનનું નેતૃત્વ કરે છે, જેમણે IBM 3340 ના વિકાસનું નેતૃત્વ કર્યું હતું, "જો તે 30-30 છે, તો તે વિન્ચેસ્ટર હોવું જ જોઈએ." a 30 -30, પછી તે વિન્ચેસ્ટર હોવું જોઈએ."). ત્યારથી, માત્ર રાઇફલ્સ જ નહીં, પણ હાર્ડ ડ્રાઇવને પણ "હાર્ડ ડ્રાઇવ્સ" કહેવામાં આવે છે.

વધુ ત્રણ વર્ષ પછી, IBM 3350 “મેડ્રિડ” 14-ઇંચ પ્લેટર અને 25 ms ના એક્સેસ ટાઇમ સાથે રિલીઝ કરવામાં આવ્યું.

પ્રથમ SSD ડ્રાઇવ 1976 માં દાતારામ દ્વારા બનાવવામાં આવી હતી. દાતારામ બલ્કકોર ડ્રાઇવમાં દરેક 256 KiB ની ક્ષમતા સાથે આઠ RAM મેમરી સ્ટિક સાથે ચેસિસનો સમાવેશ થાય છે. પ્રથમ હાર્ડ ડ્રાઈવની સરખામણીમાં, બલ્કકોર નાનું હતું: 50,8 સેમી લાંબુ, 48,26 સેમી પહોળું અને 40 સેમી ઊંચું. તે જ સમયે, આ મોડેલમાં ડેટા એક્સેસ સમય માત્ર 750 એનએસ હતો, જે તે સમયે સૌથી આધુનિક HDD ડ્રાઇવ કરતાં 30000 ગણો ઝડપી છે.

1978 માં, શુગાર્ટ ટેક્નોલોજીની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી, જેણે શુગાર્ટ એસોસિએટ્સ સાથેના સંઘર્ષને ટાળવા માટે એક વર્ષ પછી તેનું નામ બદલીને સીગેટ ટેકનોલોજી રાખ્યું હતું. બે વર્ષના કામ પછી, સીગેટે ST-506 બહાર પાડ્યું - 5.25-ઇંચના ફોર્મ ફેક્ટરમાં અને 5 MiBની ક્ષમતા સાથે પર્સનલ કમ્પ્યુટર્સ માટેની પ્રથમ હાર્ડ ડ્રાઇવ.

શુગાર્ટ ટેક્નોલોજીના ઉદભવ ઉપરાંત, સ્ટોરેજટેકમાંથી પ્રથમ એન્ટરપ્રાઇઝ એસએસડીના પ્રકાશન માટે 1978ને યાદ કરવામાં આવ્યું હતું. StorageTek STC 4305 પાસે 45 MiB ડેટા છે. આ SSD IBM 2305 ના રિપ્લેસમેન્ટ તરીકે વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, તેના પરિમાણો સમાન હતા અને તેની કિંમત અકલ્પનીય $400 હતી.

1982 માં, એસએસડીએ પર્સનલ કમ્પ્યુટર માર્કેટમાં પ્રવેશ કર્યો. એક્સલોન કંપની એપલ II માટે ખાસ કરીને RAMDISK 320 નામની RAM ચિપ્સ પર SSD ડિસ્ક વિકસાવી રહી છે. ડ્રાઇવ વોલેટાઇલ મેમરીના આધારે બનાવવામાં આવી હોવાથી, માહિતીની સલામતી જાળવવા માટે કીટમાં બેટરી પૂરી પાડવામાં આવી હતી. પાવર લોસના કિસ્સામાં સ્વાયત્ત કામગીરીના 3 કલાક માટે બેટરી ક્ષમતા પૂરતી હતી.

એક વર્ષ પછી, Rodime આધુનિક વપરાશકર્તાઓ માટે પરિચિત 352-ઇંચ ફોર્મ ફેક્ટરમાં પ્રથમ RO10 3.5 MiB હાર્ડ ડ્રાઇવ રિલીઝ કરશે. આ ફોર્મ ફેક્ટરમાં આ પ્રથમ વ્યાપારી ડ્રાઈવ હોવા છતાં, રોડાઈમે અનિવાર્યપણે કંઈપણ નવીન કર્યું નથી.

આ ફોર્મ ફેક્ટરમાં પ્રથમ ઉત્પાદન ટંડન અને શુગાર્ટ એસોસિએટ્સ દ્વારા રજૂ કરાયેલ ફ્લોપી ડ્રાઇવ માનવામાં આવે છે. વધુમાં, સીગેટ અને મિનીસ્ક્રાઇબ 3.5-ઇંચના ઉદ્યોગ ધોરણને અપનાવવા માટે સંમત થયા હતા, જેમાં રોડાઇમને પાછળ છોડી દીધું હતું, જેણે "પેટન્ટ ટ્રોલ" અને ડ્રાઇવ ઉત્પાદન ઉદ્યોગમાંથી સંપૂર્ણ બહાર નીકળવાના ભાવિનો સામનો કર્યો હતો.

1980 માં, તોશિબાના એન્જિનિયર, પ્રોફેસર ફુજિયો માસુઓકાએ NOR ફ્લેશ મેમરી નામની નવી પ્રકારની મેમરી માટે પેટન્ટ રજીસ્ટર કરી. વિકાસને 4 વર્ષ લાગ્યાં.

NOR મેમરી એ કંડક્ટરનું ક્લાસિક 2D મેટ્રિક્સ છે, જેમાં એક કોષ પંક્તિઓ અને સ્તંભોના આંતરછેદ પર સ્થાપિત થયેલ છે (ચુંબકીય કોરો પર મેમરીને અનુરૂપ).

1984માં, પ્રોફેસર માસુઓકાએ ઈન્ટરનેશનલ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ ડેવલપર્સ મીટિંગમાં તેમની શોધ વિશે વાત કરી, જ્યાં ઈન્ટેલે ઝડપથી આ વિકાસના વચનને માન્યતા આપી. તોશિબા, જ્યાં પ્રોફેસર માસુઓકા કામ કરતા હતા, તેમણે ફ્લેશ મેમરીને કંઈ ખાસ માન્યું ન હતું, અને તેથી અભ્યાસ માટે ઘણા પ્રોટોટાઇપ બનાવવાની ઇન્ટેલની વિનંતીનું પાલન કર્યું.

ફુજિયોના વિકાસમાં ઇન્ટેલની રુચિએ તોશિબાને પ્રોફેસરને શોધના વ્યાપારીકરણની સમસ્યાને ઉકેલવામાં મદદ કરવા માટે પાંચ ઇજનેરોની ફાળવણી કરવા માટે પ્રોત્સાહિત કર્યા. બદલામાં, ઇન્ટેલે ત્રણસો કર્મચારીઓને ફ્લેશ મેમરીનું પોતાનું સંસ્કરણ બનાવવા માટે ફેંકી દીધું.

જ્યારે ઇન્ટેલ અને તોશિબા ફ્લેશ સ્ટોરેજના ક્ષેત્રમાં વિકાસ કરી રહ્યા હતા, ત્યારે 1986માં બે મહત્વપૂર્ણ ઘટનાઓ બની. પ્રથમ, SCSI, કમ્પ્યુટર્સ અને પેરિફેરલ ઉપકરણો વચ્ચે વાતચીત કરવા માટેના સંમેલનોનો સમૂહ, સત્તાવાર રીતે પ્રમાણિત કરવામાં આવ્યો છે. બીજું, એટી એટેચમેન્ટ (એટીએ) ઈન્ટરફેસ, જે ઈન્ટીગ્રેટેડ ડ્રાઈવ ઈલેક્ટ્રોનિક્સ (આઈડીઈ) નામથી ઓળખાય છે, વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, જેના કારણે ડ્રાઈવ કંટ્રોલરને ડ્રાઈવની અંદર ખસેડવામાં આવ્યો હતો.

ત્રણ વર્ષ સુધી, Fujio Mausoka એ ફ્લેશ મેમરી ટેક્નોલોજીને સુધારવા માટે કામ કર્યું અને 1987 સુધીમાં NAND મેમરી વિકસાવી.

NAND મેમરી એ જ NOR મેમરી છે, જે ત્રિ-પરિમાણીય એરેમાં ગોઠવાય છે. મુખ્ય તફાવત એ હતો કે દરેક કોષને ઍક્સેસ કરવા માટેનું અલ્ગોરિધમ વધુ જટિલ બન્યું, કોષ વિસ્તાર નાનો બન્યો અને કુલ ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો.

એક વર્ષ પછી, ઇન્ટેલે તેની પોતાની NOR ફ્લેશ મેમરી વિકસાવી, અને ડિજીપ્રોએ તેના પર ફ્લેશડિસ્ક નામની ડ્રાઇવ બનાવી. ફ્લેશડિસ્કના પ્રથમ સંસ્કરણમાં તેની મહત્તમ ગોઠવણીમાં 16 MiB ડેટા છે અને તેની કિંમત $500 કરતાં ઓછી છે

80 ના દાયકાના અંતમાં અને 90 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, હાર્ડ ડ્રાઈવ ઉત્પાદકોએ ડ્રાઈવોને નાની બનાવવા માટે સ્પર્ધા કરી. 1989માં, PrairieTek એ 220-ઇંચના ફોર્મ ફેક્ટરમાં PrairieTek 20 2.5 MiB ડ્રાઇવ રિલીઝ કરી. બે વર્ષ પછી, ઇન્ટિગ્રલ પેરિફેરલ્સ ઇન્ટિગ્રલ પેરિફેરલ્સ 1820 “Mustang” ડિસ્ક સમાન વોલ્યુમ સાથે બનાવે છે, પરંતુ પહેલાથી 1.8 ઇંચ. એક વર્ષ પછી, હેવલેટ-પેકાર્ડે ડિસ્કનું કદ ઘટાડીને 1.3 ઇંચ કર્યું.

સીગેટ 3.5-ઇંચના ફોર્મ ફેક્ટરમાં ડ્રાઇવ કરવા માટે વફાદાર રહી અને રોટેશન સ્પીડ વધારવા પર આધાર રાખ્યો, તેણે 1992માં તેનું પ્રખ્યાત બેરાકુડા મોડલ બહાર પાડ્યું, જે 7200 આરપીએમની સ્પિન્ડલ સ્પીડ સાથેની પ્રથમ હાર્ડ ડ્રાઇવ હતી. પરંતુ સીગેટ ત્યાં રોકાવાની નહોતી. 1996માં, સીગેટ ચિતા લાઇનમાંથી ડ્રાઇવ 10000 આરપીએમની પરિભ્રમણ ગતિએ પહોંચી અને ચાર વર્ષ પછી X15 ફેરફાર 15000 આરપીએમ સુધી પહોંચ્યો.

2000 માં, ATA ઇન્ટરફેસ PATA તરીકે જાણીતું બન્યું. આનું કારણ વધુ કોમ્પેક્ટ વાયર, હોટ-સ્વેપ સપોર્ટ અને વધેલી ડેટા ટ્રાન્સફર સ્પીડ સાથે સીરીયલ ATA (SATA) ઈન્ટરફેસનો ઉદભવ હતો. સીગેટે અહીં પણ આગેવાની લીધી, 2002 માં આવા ઇન્ટરફેસ સાથેની પ્રથમ હાર્ડ ડ્રાઈવ બહાર પાડી.

ફ્લેશ મેમરીનું ઉત્પાદન શરૂઆતમાં ખૂબ જ ખર્ચાળ હતું, પરંતુ 2000ના દાયકાની શરૂઆતમાં તેની કિંમતમાં તીવ્ર ઘટાડો થયો. ટ્રાન્સસેન્ડે તેનો લાભ લીધો, 2003માં 16 થી 512 MiB સુધીની ક્ષમતા સાથે SSD ડ્રાઈવો બહાર પાડી. ત્રણ વર્ષ પછી, સેમસંગ અને સેનડિસ્ક મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં જોડાયા. તે જ વર્ષે IBM એ તેનું ડિસ્ક ડિવિઝન હિટાચીને વેચ્યું.

સોલિડ સ્ટેટ ડ્રાઇવ્સ વેગ પકડી રહી હતી અને ત્યાં એક સ્પષ્ટ સમસ્યા હતી: SATA ઇન્ટરફેસ SSDs કરતાં ધીમું હતું. આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, NVM એક્સપ્રેસ વર્કગ્રુપે NVMe વિકસાવવાનું શરૂ કર્યું - SATA નિયંત્રકના રૂપમાં "મધ્યસ્થી" ને બાયપાસ કરીને, PCIe બસ પર સીધા જ SSDs માટે એક્સેસ પ્રોટોકોલ માટેનું સ્પષ્ટીકરણ. આ PCIe બસની ઝડપે ડેટા એક્સેસ કરવાની મંજૂરી આપશે. બે વર્ષ પછી, સ્પષ્ટીકરણનું પ્રથમ સંસ્કરણ તૈયાર હતું, અને એક વર્ષ પછી પ્રથમ NVMe ડ્રાઇવ દેખાઈ.

આધુનિક SSDs અને HDDs વચ્ચેનો તફાવત

ભૌતિક સ્તરે, એસએસડી અને એચડીડી વચ્ચેનો તફાવત સરળતાથી નોંધનીય છે: એસએસડીમાં કોઈ યાંત્રિક તત્વો નથી, અને માહિતી મેમરી કોષોમાં સંગ્રહિત થાય છે. મૂવિંગ એલિમેન્ટ્સની ગેરહાજરી મેમરીના કોઈપણ ભાગમાં ડેટાની ઝડપી ઍક્સેસ તરફ દોરી જાય છે, જો કે, પુનર્લેખન ચક્રની સંખ્યા પર મર્યાદા છે. દરેક મેમરી કોષ માટે પુનઃલેખન ચક્રની મર્યાદિત સંખ્યાને કારણે, સંતુલન પદ્ધતિની જરૂર છે - કોષો વચ્ચે ડેટા સ્થાનાંતરિત કરીને સેલ વેરને લેવલીંગ. આ કાર્ય ડિસ્ક નિયંત્રક દ્વારા કરવામાં આવે છે.

સંતુલન કરવા માટે, SSD નિયંત્રકને જાણવાની જરૂર છે કે કયા કોષો કબજે કરેલા છે અને કયા મુક્ત છે. નિયંત્રક સેલમાં જ ડેટાના રેકોર્ડિંગને ટ્રૅક કરવામાં સક્ષમ છે, જેને કાઢી નાખવા વિશે કહી શકાય નહીં. જેમ તમે જાણો છો, ઑપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ (OS) જ્યારે વપરાશકર્તા ફાઇલ કાઢી નાખે છે ત્યારે ડિસ્કમાંથી ડેટા ભૂંસી નાખતી નથી, પરંતુ સંબંધિત મેમરી વિસ્તારોને મફત તરીકે ચિહ્નિત કરે છે. આ ઉકેલ HDD નો ઉપયોગ કરતી વખતે ડિસ્ક ઓપરેશન માટે રાહ જોવાની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે, પરંતુ SSD ઓપરેટ કરવા માટે સંપૂર્ણપણે અયોગ્ય છે. SSD ડ્રાઇવ કંટ્રોલર બાઇટ સાથે કામ કરે છે, ફાઇલ સિસ્ટમ્સ સાથે નહીં, અને તેથી જ્યારે ફાઇલ કાઢી નાખવામાં આવે ત્યારે અલગ સંદેશની જરૂર પડે છે.

આ રીતે TRIM (અંગ્રેજી - ટ્રીમ) આદેશ દેખાયો, જેની સાથે OS ચોક્કસ મેમરી વિસ્તારને મુક્ત કરવા માટે SSD ડિસ્ક નિયંત્રકને સૂચિત કરે છે. TRIM આદેશ ડિસ્કમાંથી ડેટાને કાયમ માટે ભૂંસી નાખે છે. બધી ઓપરેટિંગ સિસ્ટમો આ આદેશને સોલિડ-સ્ટેટ ડ્રાઇવ્સ પર મોકલવાનું જાણતી નથી, અને ડિસ્ક એરે મોડમાં હાર્ડવેર RAID નિયંત્રકો ક્યારેય ડિસ્ક પર TRIM મોકલતા નથી.

ચાલુ રહી શકાય…

નીચેના ભાગોમાં આપણે ફોર્મ ફેક્ટર્સ, કનેક્શન ઇન્ટરફેસ અને સોલિડ-સ્ટેટ ડ્રાઇવ્સના આંતરિક સંગઠન વિશે વાત કરીશું.

અમારી લેબોરેટરીમાં સિલેક્ટેલ લેબ તમે સ્વતંત્ર રીતે આધુનિક HDD અને SSD ડ્રાઇવ્સનું પરીક્ષણ કરી શકો છો અને તમારા પોતાના તારણો દોરી શકો છો.

ફક્ત નોંધાયેલા વપરાશકર્તાઓ જ સર્વેમાં ભાગ લઈ શકે છે. સાઇન ઇન કરો, મહેરબાની કરીને.

શું તમને લાગે છે કે SSD HDD ને વિસ્થાપિત કરવામાં સક્ષમ હશે?

• 71.2%હા, SSD એ ભવિષ્ય છે396

• 7.5%ના, મેગ્નેટો-ઓપ્ટિકલ HDD42 નો યુગ આગળ છે

• 21.2%હાઇબ્રિડ વર્ઝન HDD + SSD118 જીતશે

556 વપરાશકર્તાઓએ મત ​​આપ્યો. 72 વપરાશકર્તાઓ દૂર રહ્યા.

સોર્સ: www.habr.com