Diskų istorijos studijavimas – tai kelionės suprasti kietojo kūno diskų veikimo principus pradžia. Pirmoji mūsų straipsnių serijos dalis „SSD įvadas“ apžvelgs istoriją ir leis aiškiai suprasti skirtumą tarp SSD ir artimiausio jo konkurento HDD.
Nepaisant įvairių įrenginių, skirtų informacijai saugoti, gausos, HDD ir SSD populiarumas mūsų laikais yra neabejotinas. Skirtumas tarp šių dviejų tipų diskų yra akivaizdus paprastam žmogui: SSD yra brangesnis ir greitesnis, o HDD yra pigesnis ir erdvesnis.
Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas saugojimo talpos matavimo vienetui: istoriškai dešimtainiai priešdėliai, tokie kaip kilo ir mega, informacinių technologijų kontekste suprantami kaip dešimtoji ir dvidešimtoji dviejų laipsniai. Siekiant pašalinti painiavą, buvo įvesti dvejetainiai priešdėliai kibi-, mebi- ir kt. Skirtumas tarp šių priedėlių tampa pastebimas didėjant garsui: perkant 240 gigabaitų diską, jame galima sutalpinti 223.5 gigabaitų informacijos.
Pasinerkite į istoriją
Pirmąjį kietąjį diską IBM pradėjo kurti 1952 m. 14 m. rugsėjo 1956 d. buvo paskelbtas galutinis kūrimo rezultatas – IBM 350 Model 1. Diske buvo 3.75 mebibaito duomenų, kurių matmenys labai nekuklūs: 172 centimetrų aukščio, 152 centimetrų ilgio ir 74 centimetrų pločio. Viduje buvo 50 plonų diskų, padengtų gryna geležimi, kurių skersmuo 610 mm (24 coliai). Vidutinė duomenų paieška diske truko ~600 ms.
Laikui bėgant IBM nuolat tobulino technologiją. Pristatytas 1961 m 18.75 megabaitų talpa su skaitymo galvutėmis kiekvienoje lėkštėje. IN atsirado išimamų diskų kasetės, o nuo 1970 metų IBM 3330 buvo įdiegta klaidų aptikimo ir taisymo sistema. Po trejų metų jis pasirodė žinomas kaip „Winchester“.
Winchester (iš angliško Winchester šautuvo) – bendras XIX amžiaus antroje pusėje JAV Winchester Repeating Arms Company pagamintų šautuvų ir šautuvų pavadinimas. Tai buvo vieni pirmųjų besikartojančių šautuvų, itin išpopuliarėjusių tarp pirkėjų. Savo vardą jie skolingi bendrovės įkūrėjui Oliveriui Fisheriui Winchesteriui.
„IBM 3340“ sudarė du velenai po 30 MiB, todėl inžinieriai šį diską pavadino „30-30“. Pavadinimas priminė Winchester Model 1894 šautuvą, esantį .30–30 Winchester, todėl Kennethas Haughtonas, vadovavęs IBM 3340 kūrimui, pasakė: „Jei tai 30–30, tai turi būti Winchester“. -30, tada tai turi būti Winchester."). Nuo to laiko ne tik šautuvai, bet ir kietieji diskai buvo vadinami „kietaisiais diskais“.
Dar po trejų metų buvo išleistas IBM 3350 „Madrid“ su 14 colių plokštelėmis ir 25 ms prieigos laiku.
Pirmąjį SSD diską Dataram sukūrė 1976 m. Dataram BulkCore diską sudarė važiuoklė su aštuoniomis RAM atminties kortelėmis, kurių kiekvienos talpa buvo 256 KiB. Palyginti su pirmuoju kietuoju disku, „BulkCore“ buvo mažytis: 50,8 cm ilgio, 48,26 cm pločio ir 40 cm aukščio. Tuo pačiu metu duomenų prieigos laikas šiame modelyje buvo tik 750 ns, o tai yra 30000 XNUMX kartų greičiau nei tuo metu moderniausias HDD diskas.
1978 metais buvo įkurta Shugart Technology, kuri po metų pakeitė pavadinimą į Seagate Technology, kad išvengtų konfliktų su Shugart Associates. Po dvejų metų darbo „Seagate“ išleido ST-506 – pirmąjį asmeniniams kompiuteriams skirtą standųjį diską, kurio įstrižainė yra 5.25 colio ir kurio talpa 5 MiB.
Be „Shugart Technology“ atsiradimo, 1978-ieji buvo prisiminti dėl pirmojo „Enterprise SSD“ išleidimo iš „StorageTek“. „StorageTek STC 4305“ talpino 45 MiB duomenų. Šis SSD buvo sukurtas kaip IBM 2305 pakaitalas, buvo panašių matmenų ir kainavo neįtikėtinai 400 000 USD.
1982 metais SSD įžengė į asmeninių kompiuterių rinką. Kompanija „Axlon“ kuria SSD diską su RAM lustais, vadinamą RAMDISK 320, specialiai skirtą „Apple II“ įrenginiui. Akumuliatoriaus talpos pakako 3 valandoms autonominiam darbui nutrūkus elektrai.
Po metų Rodime išleis pirmąjį RO352 10 MiB standųjį diską, kurio įstrižainė yra 3.5 colio, pažįstama šiuolaikiniams vartotojams. Nepaisant to, kad tai yra pirmasis komercinis tokio tipo diskas, Rodime iš esmės nepadarė nieko naujo.
Pirmuoju šios formos gaminiu laikomas diskelių įrenginys, kurį pristatė Tandon ir Shugart Associates. Be to, „Seagate“ ir „MiniScribe“ susitarė priimti 3.5 colio pramonės standartą, palikdami už nugaros Rodime, kuriam teko „patentinio trolio“ likimas ir visiškas pasitraukimas iš pavarų gamybos pramonės.
1980 m. Toshiba inžinierius, profesorius Fujio Masuoka užregistravo patentą naujo tipo atminčiai, vadinamai NOR Flash atmintimi. Vystymas užtruko 4 metus.
NOR atmintis yra klasikinė 2D laidininkų matrica, kuriame eilučių ir stulpelių sankirtoje įrengta viena ląstelė (analogiškai magnetinių šerdžių atminčiai).
1984 m. profesorius Masuoka apie savo išradimą kalbėjo Tarptautiniame elektronikos kūrėjų susitikime, kur „Intel“ greitai pripažino šios plėtros pažadą. „Toshiba“, kurioje dirbo profesorius Masuoka, nemanė, kad „Flash“ atmintis yra niekuo ypatinga, todėl įvykdė „Intel“ prašymą sukurti keletą prototipų studijoms.
„Intel“ susidomėjimas „Fujio“ plėtra paskatino „Toshiba“ paskirti penkis inžinierius, kurie padėtų profesoriui išspręsti išradimo komercializavimo problemą. „Intel“ savo ruožtu įmetė tris šimtus darbuotojų, kad sukurtų savo „Flash“ atminties versiją.
Kol „Intel“ ir „Toshiba“ plėtojo „Flash“ saugyklos plėtrą, 1986 m. įvyko du svarbūs įvykiai. Pirma, SCSI, kompiuterių ir išorinių įrenginių ryšio konvencijų rinkinys, buvo oficialiai standartizuotas. Antra, buvo sukurta AT Attachment (ATA) sąsaja, žinoma prekės ženklu Integrated Drive Electronics (IDE), kurios dėka disko valdiklis buvo perkeltas į diską.
Trejus metus Fujio Mausoka dirbo tobulindamas „Flash“ atminties technologiją ir iki 1987 m. sukūrė NAND atmintį.
NAND atmintis yra ta pati NOR atmintis, suskirstyta į trimatį masyvą. Pagrindinis skirtumas buvo tas, kad prieigos prie kiekvienos ląstelės algoritmas tapo sudėtingesnis, ląstelės plotas sumažėjo, o bendra talpa žymiai padidėjo.
Po metų „Intel“ sukūrė savo NOR Flash atmintį, o „Digipro“ sukūrė diską, pavadintą „Flashdisk“. Pirmojoje maksimalios konfigūracijos „Flashdisk“ versijoje buvo 16 MiB duomenų ir ji kainavo mažiau nei 500 USD
80-ųjų pabaigoje ir 90-ųjų pradžioje kietųjų diskų gamintojai varžėsi, kad diskai būtų mažesni. 1989 m. PrairieTek išleido 220 colio formato PrairieTek 20 2.5 MiB diską. Po dvejų metų Integral Peripherals sukuria tokio paties tūrio, bet jau 1820 colio diską Integral Peripherals 1.8 „Mustang“. Po metų Hewlett-Packard sumažino disko dydį iki 1.3 colio.
„Seagate“ liko ištikimas 3.5 colio įstrižainės diskams ir pasikliovė didėjančiu sukimosi greičiu, 1992 m. išleisdamas savo garsųjį „Barracuda“ modelį – pirmąjį kietąjį diską, kurio suklio greitis siekia 7200 aps./min. Tačiau Seagate nesiruošė tuo sustoti. 1996 m. „Seagate Cheetah“ linijos diskai pasiekė 10000 15 aps./min. sukimosi greitį, o po ketverių metų X15000 modifikacija pasisuko iki XNUMX XNUMX aps./min.
2000 m. ATA sąsaja tapo žinoma kaip PATA. To priežastis buvo Serial ATA (SATA) sąsajos atsiradimas su kompaktiškesniais laidais, karštojo apsikeitimo palaikymu ir padidintu duomenų perdavimo greičiu. „Seagate“ taip pat pirmavo ir 2002 m. išleido pirmąjį standųjį diską su tokia sąsaja.
Iš pradžių „Flash“ atmintį gaminti buvo labai brangu, tačiau 2000-ųjų pradžioje sąnaudos smarkiai sumažėjo. „Transcend“ tuo pasinaudojo ir 2003 m. išleido SSD diskus, kurių talpa svyravo nuo 16 iki 512 MiB. Po trejų metų Samsung ir SanDisk prisijungė prie masinės gamybos. Tais pačiais metais IBM pardavė savo diskų padalinį Hitachi.
Kietojo kūno diskai įgavo pagreitį ir iškilo akivaizdi problema: SATA sąsaja buvo lėtesnė nei pačių SSD. Siekdama išspręsti šią problemą, „NVM Express Workgroup“ pradėjo kurti NVMe - SSD prieigos protokolų specifikaciją tiesiai per PCIe magistralę, apeinant „tarpininką“ SATA valdiklio pavidalu. Tai leistų pasiekti duomenis PCIe magistralės greičiu. Po dvejų metų buvo paruošta pirmoji specifikacijos versija, o po metų pasirodė pirmasis NVMe diskas.
Šiuolaikinių SSD ir HDD skirtumai
Fiziniu lygmeniu skirtumas tarp SSD ir HDD nesunkiai pastebimas: SSD diskas neturi mechaninių elementų, o informacija saugoma atminties ląstelėse. Judančių elementų nebuvimas leidžia greitai pasiekti duomenis bet kurioje atminties dalyje, tačiau perrašymo ciklų skaičius yra ribotas. Dėl riboto perrašymo ciklų skaičiaus kiekvienai atminties ląstelei reikia balansavimo mechanizmo – ląstelių susidėvėjimo išlyginimo, perduodant duomenis tarp ląstelių. Šį darbą atlieka disko valdiklis.
Norėdami atlikti balansavimą, SSD valdiklis turi žinoti, kurios ląstelės yra užimtos ir kurios yra laisvos. Valdiklis gali sekti duomenų įrašymą į patį langelį, ko negalima pasakyti apie ištrynimą. Kaip žinote, operacinės sistemos (OS) neištrina duomenų iš disko, kai vartotojas ištrina failą, bet pažymi atitinkamas atminties sritis kaip laisvas. Šis sprendimas pašalina poreikį laukti disko operacijos naudojant HDD, tačiau visiškai netinkamas valdyti SSD. SSD disko valdiklis veikia su baitais, o ne su failų sistemomis, todėl ištrinant failą reikia atskiro pranešimo.
Taip atsirado komanda TRIM (angliškai – trim), su kuria OS praneša SSD disko valdikliui, kad atlaisvintų tam tikrą atminties sritį. Komanda TRIM visam laikui ištrina duomenis iš disko. Ne visos operacinės sistemos žino šią komandą siųsti į kietojo kūno diskus, o aparatinės įrangos RAID valdikliai disko masyvo režimu niekada nesiunčia TRIM į diskus.
Turi būti tęsiama ...
Tolesnėse dalyse kalbėsime apie formos veiksnius, ryšio sąsajas ir vidinę kietojo kūno diskų organizavimą.
Mūsų laboratorijoje Galite savarankiškai išbandyti šiuolaikinius HDD ir SSD diskus ir padaryti savo išvadas.
Apklausoje gali dalyvauti tik registruoti vartotojai. , Prašau.
Ar manote, kad SSD sugebės išstumti HDD?
-
71.2%Taip, SSD yra ateitis396
-
7.5%Ne, artėja magneto-optinio HDD42 era
-
21.2%Laimės hibridinė HDD + SSD118 versija
Balsavo 556 vartotojų. 72 vartotojai susilaikė.
Šaltinis: www.habr.com