Дискілердің тарихын зерттеу қатты күйдегі дискілердің жұмыс істеу принциптерін түсінуге саяхаттың басы болып табылады. Біздің мақалалар топтамасының бірінші бөлімі, «SSD-ге кіріспе» тарихқа шолу жасайды және SSD және оның ең жақын бәсекелесі HDD арасындағы айырмашылықты нақты түсінуге мүмкіндік береді.
Ақпаратты сақтауға арналған әртүрлі құрылғылардың көптігіне қарамастан, біздің уақытымызда HDD және SSD дискілерінің танымалдығы даусыз. Бұл екі түрдегі дискілердің айырмашылығы қарапайым адамға анық: SSD қымбатырақ және жылдамырақ, ал HDD арзанырақ және кеңірек.
Сақтау сыйымдылығының өлшем бірлігіне ерекше назар аудару керек: тарихи түрде кило және мега сияқты ондық префикстер ақпараттық технология контекстінде екінің оныншы және жиырмасыншы дәрежесі ретінде түсініледі. Шатасуды жою үшін киби-, меби- және т.б екілік префикстер енгізілді. Бұл приставкалар арасындағы айырмашылық дыбыс деңгейі ұлғайған сайын байқалады: 240 гигабайттық диск сатып алғанда, онда 223.5 гигабайт ақпаратты сақтауға болады.
Тарихқа үңілу
Бірінші қатты дискіні әзірлеу 1952 жылы IBM компаниясымен басталды. 14 жылдың 1956 қыркүйегінде әзірлеудің түпкілікті нәтижесі жарияланды - IBM 350 1 моделі. Дискіде өте қарапайым өлшемдері бар 3.75 мебибайт деректер болды: биіктігі 172 сантиметр, ұзындығы 152 сантиметр және ені 74 сантиметр. Ішінде диаметрі 50 мм (610 дюйм) таза темірмен қапталған 24 жұқа дискілер болды. Дискідегі деректерді іздеудің орташа уақыты ~600 мс болды.
Уақыт өте келе IBM технологияны тұрақты түрде жетілдірді. 1961 жылы енгізілген сыйымдылығы 18.75 мегабайт, әр пластинада оқу бастары бар. IN алынбалы дискілік картридждер пайда болды, ал 1970 жылдан бастап IBM 3330-ға қателерді анықтау және түзету жүйесі енгізілді. Үш жылдан кейін ол пайда болды «Винчестер» деген атпен белгілі.
Винчестер (ағылшын Винчестер винтовкасынан) - 19 ғасырдың екінші жартысында АҚШ-тағы Winchester Repeating Arms компаниясы шығарған винтовкалар мен шолақ мылтықтардың жалпы атауы. Бұл сатып алушылар арасында өте танымал болған алғашқы қайталанатын шолақ мылтықтардың бірі болды. Олар өз есімдерін компанияның негізін қалаушы Оливер Фишер Винчестерге қарыздар.
IBM 3340 әрқайсысы 30 МБ болатын екі шпиндельден тұрды, сондықтан инженерлер бұл дискіні «30-30» деп атады.. Бұл атау .1894-30 Винчестерде орналасқан 30 жылғы Winchester моделін еске түсірді, IBM 3340 әзірлеуге жетекшілік еткен Кеннет Хьютонның «Егер бұл 30-30 болса, ол Винчестер болуы керек» деп айтуына әкелді. a 30. -30, онда бұл Винчестер болуы керек.»). Содан бері мылтықтарды ғана емес, сонымен қатар қатты дискілерді де «қатты дискілер» деп атайды.
Үш жылдан кейін IBM 3350 «Madrid» 14 дюймдік пластиналармен және 25 мс қолжетімділік уақытымен шығарылды.
Бірінші SSD дискісін Dataram 1976 жылы жасаған. Dataram BulkCore дискісі әрқайсысының сыйымдылығы 256 КБ болатын сегіз жедел жады бар шассиден тұрды. Бірінші қатты дискімен салыстырғанда, BulkCore кішкентай болды: ұзындығы 50,8 см, ені 48,26 см және биіктігі 40 см. Сонымен қатар, бұл модельдегі деректерге қол жеткізу уақыты бар болғаны 750 нс болды, бұл сол кездегі ең заманауи HDD дискісінен 30000 XNUMX есе жылдамырақ.
1978 жылы Shugart Technology компаниясы құрылды, ол бір жылдан кейін Shugart Associates компаниясымен қақтығыстарды болдырмау үшін атауын Seagate Technology деп өзгертті. Екі жылдық жұмыстан кейін Seagate ST-506 шығарды - 5.25 дюймдік форма факторындағы және 5 МБ сыйымдылығы бар дербес компьютерлерге арналған бірінші қатты диск.
Shugart Technology пайда болуынан басқа, 1978 жыл StorageTek-тен бірінші Enterprise SSD шығаруымен есте қалды. StorageTek STC 4305 45 МБ деректерге ие болды. Бұл SSD IBM 2305 нұсқасын ауыстыру ретінде жасалған, өлшемдері ұқсас болды және 400 000 доллар тұрады.
1982 жылы SSD дербес компьютерлер нарығына шықты. Axlon компаниясы Apple II үшін арнайы RAMDISK 320 деп аталатын жедел жады микросхемаларындағы SSD дискісін жасауда.Драйвер ұшпа жад негізінде жасалғандықтан, ақпараттың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін жинақта батарея жеткізілді. Батарея сыйымдылығы қуат жоғалған жағдайда 3 сағаттық автономды жұмыс үшін жеткілікті болды.
Бір жылдан кейін Rodime заманауи пайдаланушыларға таныс 352 дюймдік пішін факторында бірінші RO10 3.5 МБ қатты дискіні шығарады. Бұл форма-фактордағы алғашқы коммерциялық диск екеніне қарамастан, Родиме іс жүзінде инновациялық ештеңе жасаған жоқ.
Бұл пішін факторындағы бірінші өнім Tandon және Shugart Associates ұсынған иілгіш диск болып саналады. Сонымен қатар, Seagate пен MiniScribe 3.5 дюймдік салалық стандартты қабылдауға келісті, Rodime-ді артта қалдырды, ол «патенттік тролль» тағдырына тап болды және дискілерді өндіру индустриясынан толықтай шықты.
1980 жылы Toshiba инженері, профессор Фудзио Масуока NOR Flash жады деп аталатын жадтың жаңа түріне патентті тіркеді. Әзірлеу 4 жылға созылды.
NOR жады - өткізгіштердің классикалық 2D матрицасы, онда бір ұяшық жолдар мен бағандардың қиылысында орнатылады (магниттік ядролардағы жадыға ұқсас).
1984 жылы профессор Масуока өзінің өнертабысы туралы Халықаралық электроника әзірлеушілер жиналысында айтты, онда Intel бұл дамудың уәдесін тез мойындады. Профессор Масуока жұмыс істеген Toshiba флэш-жадты ерекше нәрсе деп санамады, сондықтан Intel компаниясының зерттеу үшін бірнеше прототиптер жасау туралы өтінішін орындады.
Intel компаниясының Фудзионың дамуына қызығушылық танытуы Toshiba-ны профессорға өнертабысты коммерцияландыру мәселесін шешуге көмектесу үшін бес инженер бөлуге итермеледі. Intel өз кезегінде үш жүз қызметкерін Flash жадының жеке нұсқасын жасауға жіберді.
Intel және Toshiba Flash сақтау саласындағы әзірлемелерді дамытып жатқанда, 1986 жылы екі маңызды оқиға болды. Біріншіден, SCSI, компьютерлер мен перифериялық құрылғылар арасындағы байланысқа арналған конвенциялар жиынтығы ресми түрде стандартталған. Екіншіден, Integrated Drive Electronics (IDE) брендімен белгілі AT Attachment (ATA) интерфейсі әзірленді, соның арқасында диск контроллері дискінің ішіне жылжытылды.
Үш жыл бойы Фудзио Маусока Flash жады технологиясын жетілдірумен айналысты және 1987 жылға қарай NAND жадын әзірледі.
NAND жады үш өлшемді массивте ұйымдастырылған бірдей NOR жады болып табылады. Негізгі айырмашылығы әрбір ұяшыққа кіру алгоритмі күрделене түсті, ұяшық ауданы кішірейді, жалпы сыйымдылық айтарлықтай өсті.
Бір жылдан кейін Intel өзінің NOR Flash жадын әзірледі және Digipro оған Flashdisk деп аталатын дискіні жасады. Flashdisk-тің бірінші нұсқасы максималды конфигурациясында 16 МБ деректерден тұрады және құны 500 доллардан аз болды.
80-жылдардың соңы мен 90-жылдардың басында қатты диск өндірушілері дискілерді кішірейту үшін жарысты. 1989 жылы PrairieTek PrairieTek 220 20 МБ дискісін 2.5 дюймдік пішін факторында шығарды. Екі жылдан кейін Integral Peripherals бірдей, бірақ қазірдің өзінде 1820 дюймдік Integral Peripherals 1.8 «Mustang» дискісін жасайды. Бір жылдан кейін Hewlett-Packard диск өлшемін 1.3 дюймге дейін азайтты.
Seagate 3.5 дюймдік пішін факторындағы дискілерге адал болып қалды және айналу жылдамдығын арттыруға сүйенді, 1992 жылы өзінің әйгілі Barracuda моделін шығарды, шпиндель жылдамдығы 7200 айн / мин болатын алғашқы қатты диск. Бірақ Seagate мұнымен тоқтап қалмады. 1996 жылы Seagate Cheetah желісіндегі жетектер 10000 15 айн / мин айналу жылдамдығына жетті, ал төрт жылдан кейін X15000 модификациясы XNUMX XNUMX айн / мин дейін айналды.
2000 жылы ATA интерфейсі PATA ретінде белгілі болды. Мұның себебі ықшам сымдары бар Serial ATA (SATA) интерфейсінің пайда болуы, ыстық ауыстыруды қолдау және деректерді беру жылдамдығының жоғарылауы болды. Бұл жерде де Seagate жетекшілік етті, 2002 жылы мұндай интерфейсі бар бірінші қатты дискіні шығарды.
Бастапқыда флэш-жадты өндіру өте қымбат болды, бірақ 2000 жылдардың басында оның құны күрт төмендеді. Transcend мұны пайдаланып, 2003 жылы сыйымдылығы 16-дан 512 МБ-қа дейінгі SSD дискілерін шығарды. Үш жылдан кейін Samsung пен SanDisk жаппай өндіріске қосылды. Сол жылы IBM дискілер бөлімін Hitachi-ге сатты.
Қатты күйдегі дискілер қарқын алды және айқын мәселе болды: SATA интерфейсі SSD дискілеріне қарағанда баяу болды. Бұл мәселені шешу үшін NVM Express жұмыс тобы NVMe әзірлеуді бастады - SATA контроллері түріндегі «делдалды» айналып өтіп, тікелей PCIe шинасы арқылы SSD дискілеріне кіру протоколдарына арналған спецификация. Бұл PCIe шинасы жылдамдығында деректерге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Екі жылдан кейін спецификацияның бірінші нұсқасы дайын болды, ал бір жылдан кейін бірінші NVMe дискісі пайда болды.
Қазіргі SSD және HDD арасындағы айырмашылықтар
Физикалық деңгейде SSD және HDD арасындағы айырмашылық оңай байқалады: SSD-де механикалық элементтер жоқ, ақпарат жад ұяшықтарында сақталады. Қозғалатын элементтердің болмауы жадтың кез келген бөлігіндегі деректерге жылдам қол жеткізуге әкеледі, дегенмен қайта жазу циклдарының санына шектеулер бар. Әрбір жад ұяшығы үшін қайта жазу циклдерінің шектеулі санына байланысты теңгерім механизмінің қажеттілігі туындайды - ұяшықтар арасында деректерді тасымалдау арқылы ұяшықтардың тозуын теңестіру. Бұл жұмысты диск контроллері орындайды.
Баланстауды жүзеге асыру үшін SSD контроллері қай ұяшықтардың бос және қайсысы бос екенін білуі керек. Контроллер деректердің ұяшыққа жазылуын бақылай алады, оны жою туралы айту мүмкін емес. Өздеріңіз білетіндей, операциялық жүйелер (ОЖ) пайдаланушы файлды жойған кезде дискіден деректерді өшірмейді, бірақ сәйкес жад аймақтарын бос деп белгілейді. Бұл шешім HDD пайдаланған кезде диск жұмысын күту қажеттілігін болдырмайды, бірақ SSD дискімен жұмыс істеу үшін мүлдем жарамсыз. SSD дискінің контроллері файлдық жүйелермен емес, байттармен жұмыс істейді, сондықтан файл жойылған кезде бөлек хабарлама қажет.
Осылайша TRIM (ағылш. - trim) командасы пайда болды, оның көмегімен ОЖ SSD дискі контроллеріне белгілі бір жад аймағын босату туралы хабарлайды. TRIM пәрмені дискідегі деректерді біржола жояды. Барлық операциялық жүйелер бұл пәрменді қатты күйдегі дискілерге жіберуді білмейді және диск массиві режиміндегі аппараттық RAID контроллері ешқашан дискілерге TRIM жібермейді.
Жалғасы бар…
Келесі бөлімдерде форма факторлары, қосылу интерфейстері және қатты күйдегі дискілердің ішкі ұйымдастырылуы туралы айтатын боламыз.
Біздің зертханада Сіз заманауи HDD және SSD дискілерін өз бетіңізше тексеріп, өз қорытындыңызды жасай аласыз.
Сауалнамаға тек тіркелген пайдаланушылар қатыса алады. , өтінемін.
SSD қатты дискіні ауыстыра алады деп ойлайсыз ба?
-
71.2%Иә, SSD – бұл болашақ396
-
7.5%Жоқ, магниттік-оптикалық HDD42 дәуірі алда
-
21.2%HDD + SSD118 гибридті нұсқасы жеңеді
556 пайдаланушы дауыс берді. 72 пайдаланушы қалыс қалды.
Ақпарат көзі: www.habr.com