Pengantar SSD. Bagian 1. Sejarah

Mempelajari sejarah disk adalah awal dari perjalanan untuk memahami prinsip pengoperasian solid-state drive. Bagian pertama dari rangkaian artikel kami, “Pengantar SSD,” akan menelusuri sejarah dan memungkinkan Anda memahami dengan jelas perbedaan antara SSD dan pesaing terdekatnya, HDD.

Meskipun banyaknya perangkat untuk menyimpan informasi, popularitas HDD dan SSD di zaman kita tidak dapat disangkal. Perbedaan antara kedua jenis drive ini jelas bagi kebanyakan orang: SSD lebih mahal dan lebih cepat, sedangkan HDD lebih murah dan lebih luas.

Perhatian khusus harus diberikan pada satuan ukuran kapasitas penyimpanan: secara historis, awalan desimal seperti kilo dan mega dipahami dalam konteks teknologi informasi sebagai pangkat sepuluh dan dua puluh. Untuk menghilangkan kebingungan, awalan biner kibi-, mebi- dan lainnya diperkenalkan. Perbedaan antara dekoder ini menjadi nyata seiring dengan bertambahnya volume: saat membeli disk 240 gigabyte, Anda dapat menyimpan 223.5 gigabyte informasi di dalamnya.

Menyelam ke dalam sejarah

Pengembangan harddisk pertama dimulai pada tahun 1952 oleh IBM. Pada tanggal 14 September 1956, hasil akhir pengembangan diumumkan - IBM 350 Model 1. Drive tersebut berisi 3.75 mebibyte data dengan dimensi yang sangat tidak sopan: tinggi 172 sentimeter, panjang 152 sentimeter, dan lebar 74 sentimeter. Di dalamnya terdapat 50 piringan tipis yang dilapisi besi murni dengan diameter 610 mm (24 inci). Waktu rata-rata untuk mencari data di disk memerlukan waktu ~600 ms.

Seiring berjalannya waktu, IBM terus meningkatkan teknologinya. Diperkenalkan pada tahun 1961 IBM1301 berkapasitas 18.75 megabyte dengan read head di setiap platternya. DI DALAM IBM1311 kartrid disk yang dapat dilepas muncul, dan sejak tahun 1970, sistem deteksi dan koreksi kesalahan diperkenalkan ke IBM 3330. Tiga tahun kemudian dia muncul IBM3340 dikenal sebagai "Winchester".

Winchester (dari senapan Winchester Inggris) - nama umum untuk senapan dan shotgun yang diproduksi oleh Winchester Repeating Arms Company di AS pada paruh kedua abad ke-XNUMX. Ini adalah salah satu senapan berulang pertama yang menjadi sangat populer di kalangan pembeli. Nama mereka berasal dari pendiri perusahaan, Oliver Fisher Winchester.

IBM 3340 terdiri dari dua spindel masing-masing 30 MiB, itulah alasannya para insinyur menyebut disk ini “30-30”. Nama itu mengingatkan pada senapan Winchester Model 1894 yang disimpan di Winchester .30-30, yang membuat Kenneth Haughton, yang memimpin pengembangan IBM 3340, berkata, "Jika itu 30-30, itu pasti Winchester." a 30 -30, maka itu pasti Winchester."). Sejak itu, tidak hanya senapan, tetapi juga hard drive disebut “hard drive.”

Tiga tahun kemudian, IBM 3350 “Madrid” dirilis dengan piringan 14 inci dan waktu akses 25 ms.

Drive SSD pertama dibuat oleh Dataram pada tahun 1976. Drive Dataram BulkCore terdiri dari sasis dengan delapan memory stick RAM dengan kapasitas masing-masing 256 KiB. Dibandingkan dengan hard drive pertama, BulkCore berukuran kecil: panjang 50,8 cm, lebar 48,26 cm, dan tinggi 40 cm. Pada saat yang sama, waktu akses data pada model ini hanya 750 ns, 30000 kali lebih cepat dibandingkan drive HDD paling modern saat itu.

Pada tahun 1978, Shugart Technology didirikan, yang setahun kemudian berganti nama menjadi Seagate Technology untuk menghindari konflik dengan Shugart Associates. Setelah dua tahun bekerja, Seagate merilis ST-506 - hard drive pertama untuk komputer pribadi dalam faktor bentuk 5.25 inci dan berkapasitas 5 MiB.

Selain kemunculan Shugart Technology, tahun 1978 juga dikenang dengan dirilisnya Enterprise SSD pertama dari StorageTek. StorageTek STC 4305 menampung 45 MiB data. SSD ini dikembangkan sebagai pengganti IBM 2305, memiliki dimensi serupa dan berharga $400.

Pada tahun 1982, SSD memasuki pasar komputer pribadi. Perusahaan Axlon sedang mengembangkan disk SSD pada chip RAM yang disebut RAMDISK 320 khusus untuk Apple II.Karena drive dibuat berdasarkan memori volatil, baterai disertakan dalam kit untuk menjaga keamanan informasi. Kapasitas baterainya cukup untuk 3 jam pengoperasian otonom jika listrik padam.

Setahun kemudian, Rodime akan merilis hard drive RO352 10 MiB pertama dalam ukuran 3.5 inci yang familiar bagi pengguna modern. Terlepas dari kenyataan bahwa ini adalah drive komersial pertama dalam faktor bentuk ini, Rodime pada dasarnya tidak melakukan inovasi apa pun.

Produk pertama dalam faktor bentuk ini adalah floppy drive yang diperkenalkan oleh Tandon dan Shugart Associates. Selain itu, Seagate dan MiniScribe setuju untuk mengadopsi standar industri 3.5 inci, meninggalkan Rodime, yang menghadapi nasib sebagai “troll paten” dan keluar sepenuhnya dari industri produksi hard disk.

Pada tahun 1980, insinyur Toshiba, Profesor Fujio Masuoka, mendaftarkan paten untuk jenis memori baru yang disebut memori NOR Flash. Pengembangan memakan waktu 4 tahun.

Memori NOR adalah matriks konduktor 2D klasik, di mana satu sel dipasang di persimpangan baris dan kolom (analog dengan memori pada inti magnetik).

Pada tahun 1984, Profesor Masuoka berbicara tentang penemuannya di Pertemuan Pengembang Elektronik Internasional, di mana Intel dengan cepat menyadari potensi perkembangan ini. Toshiba, tempat Profesor Masuoka bekerja, tidak menganggap memori Flash sebagai sesuatu yang istimewa, dan oleh karena itu menuruti permintaan Intel untuk membuat beberapa prototipe untuk dipelajari.

Ketertarikan Intel pada pengembangan Fujio mendorong Toshiba untuk mengalokasikan lima insinyur untuk membantu profesor tersebut memecahkan masalah komersialisasi penemuan tersebut. Intel, pada gilirannya, mengerahkan tiga ratus karyawannya untuk membuat memori Flash versinya sendiri.

Saat Intel dan Toshiba sedang mengembangkan pengembangan di bidang penyimpanan Flash, dua peristiwa penting terjadi pada tahun 1986. Pertama, SCSI, seperangkat konvensi untuk komunikasi antara komputer dan perangkat periferal, telah distandarisasi secara resmi. Kedua, antarmuka AT Attachment (ATA), yang dikenal dengan nama merek Integrated Drive Electronics (IDE), dikembangkan, berkat pengontrol drive yang dipindahkan ke dalam drive.

Selama tiga tahun, Fujio Mausoka berupaya meningkatkan teknologi memori Flash dan pada tahun 1987 mengembangkan memori NAND.

Memori NAND adalah memori NOR yang sama, disusun dalam array tiga dimensi. Perbedaan utamanya adalah algoritma untuk mengakses setiap sel menjadi lebih kompleks, area sel menjadi lebih kecil, dan total kapasitas meningkat secara signifikan.

Setahun kemudian, Intel mengembangkan memori Flash NOR miliknya sendiri, dan Digipro membuat drive yang disebut Flashdisk. Flashdisk versi pertama dalam konfigurasi maksimumnya berisi 16 MiB data dan biayanya kurang dari $500

Pada akhir tahun 80an dan awal 90an, produsen hard drive berlomba-lomba membuat drive menjadi lebih kecil. Pada tahun 1989, PrairieTek merilis drive PrairieTek 220 20 MiB dalam ukuran 2.5 inci. Dua tahun kemudian, Integral Peripherals menciptakan cakram “Mustang” Integral Peripherals 1820 dengan volume yang sama, tetapi sudah 1.8 inci. Setahun kemudian, Hewlett-Packard mengurangi ukuran disk menjadi 1.3 inci.

Seagate tetap setia pada hard disk dalam faktor bentuk 3.5 inci dan mengandalkan peningkatan kecepatan putaran, merilis model Barracuda yang terkenal pada tahun 1992, hard disk pertama dengan kecepatan spindel 7200 rpm. Namun Seagate tidak akan berhenti di situ. Pada tahun 1996, hard disk dari lini Seagate Cheetah mencapai kecepatan putaran 10000 rpm, dan empat tahun kemudian modifikasi X15 berputar hingga 15000 rpm.

Pada tahun 2000, antarmuka ATA dikenal sebagai PATA. Alasannya adalah munculnya antarmuka Serial ATA (SATA) dengan kabel yang lebih ringkas, dukungan hot-swap, dan peningkatan kecepatan transfer data. Seagate juga memimpin dalam hal ini, merilis hard drive pertama dengan antarmuka seperti itu pada tahun 2002.

Memori flash pada awalnya sangat mahal untuk diproduksi, namun biayanya turun tajam pada awal tahun 2000an. Transcend mengambil keuntungan dari hal ini, merilis drive SSD dengan kapasitas berkisar antara 2003 hingga 16 MiB pada tahun 512. Tiga tahun kemudian, Samsung dan SanDisk bergabung dalam produksi massal. Pada tahun yang sama, IBM menjual divisi disknya ke Hitachi.

Solid State Drive mendapatkan momentumnya dan terdapat masalah yang jelas: antarmuka SATA lebih lambat dibandingkan SSD itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, NVM Express Workgroup mulai mengembangkan NVMe - spesifikasi untuk protokol akses SSD langsung melalui bus PCIe, melewati "perantara" dalam bentuk pengontrol SATA. Ini akan memungkinkan akses data pada kecepatan bus PCIe. Dua tahun kemudian, versi pertama spesifikasinya siap, dan setahun kemudian drive NVMe pertama muncul.

Perbedaan antara SSD modern dan HDD

Pada tingkat fisik, perbedaan antara SSD dan HDD mudah terlihat: SSD tidak memiliki elemen mekanis, dan informasi disimpan dalam sel memori. Tidak adanya elemen bergerak menyebabkan akses cepat ke data di bagian mana pun dari memori, namun ada batasan jumlah siklus penulisan ulang. Karena terbatasnya jumlah siklus penulisan ulang untuk setiap sel memori, diperlukan mekanisme penyeimbangan - meratakan keausan sel dengan mentransfer data antar sel. Pekerjaan ini dilakukan oleh pengontrol disk.

Untuk melakukan penyeimbangan, pengontrol SSD perlu mengetahui sel mana yang terisi dan mana yang kosong. Pengontrol mampu melacak perekaman data ke dalam sel itu sendiri, yang tidak bisa dikatakan tentang penghapusan. Seperti yang Anda ketahui, sistem operasi (OS) tidak menghapus data dari disk saat pengguna menghapus file, tetapi menandai area memori terkait sebagai kosong. Solusi ini menghilangkan kebutuhan untuk menunggu pengoperasian disk saat menggunakan HDD, tetapi sama sekali tidak cocok untuk mengoperasikan SSD. Pengontrol drive SSD bekerja dengan byte, bukan sistem file, dan oleh karena itu memerlukan pesan terpisah ketika file dihapus.

Ini adalah bagaimana perintah TRIM (Bahasa Inggris - trim) muncul, yang dengannya OS memberi tahu pengontrol disk SSD untuk mengosongkan area memori tertentu. Perintah TRIM menghapus data dari disk secara permanen. Tidak semua sistem operasi mengetahui cara mengirimkan perintah ini ke solid-state drive, dan pengontrol RAID perangkat keras dalam mode susunan disk tidak pernah mengirim TRIM ke disk.

Untuk dilanjutkan ...

Pada bagian berikut kita akan membahas tentang faktor bentuk, antarmuka koneksi, dan organisasi internal solid-state drive.

Di laboratorium kami Lab Selectel Anda dapat menguji drive HDD dan SSD modern secara mandiri dan menarik kesimpulan Anda sendiri.

Hanya pengguna terdaftar yang dapat berpartisipasi dalam survei. Masuk, silakan.

Apakah menurut Anda SSD akan mampu menggantikan HDD?

• 71.2%Ya, SSD adalah masa depan396

• 7.5%Tidak, era HDD42 magneto-optik sudah di depan

• 21.2%Versi hybrid HDD + SSD118 akan menang

556 pengguna memilih. 72 pengguna abstain.

Sumber: www.habr.com