Disku vÄstures izpÄte ir ceļa sÄkums, lai izprastu cietvielu disku darbÄ«bas principus. MÅ«su rakstu sÄrijas pirmajÄ daÄ¼Ä āIevads par SSDā tiks apskatÄ«ta vÄsture, un tÄ Ä¼aus jums skaidri saprast atŔķirÄ«bu starp SSD un tÄ tuvÄko konkurentu HDD.
Neskatoties uz dažÄdu informÄcijas glabÄÅ”anas ierÄ«Äu pÄrpilnÄ«bu, HDD un SSD popularitÄte mÅ«sdienÄs ir nenoliedzama. AtŔķirÄ«ba starp Å”iem divu veidu diskdziÅiem ir acÄ«mredzama vidusmÄra cilvÄkam: SSD ir dÄrgÄks un ÄtrÄks, savukÄrt HDD ir lÄtÄks un ietilpÄ«gÄks.
ÄŖpaÅ”a uzmanÄ«ba jÄpievÄrÅ” krÄtuves ietilpÄ«bas mÄrvienÄ«bai: vÄsturiski decimÄldaļas prefiksi, piemÄram, kilo un mega, informÄcijas tehnoloÄ£iju kontekstÄ tiek saprasti kÄ divnieka desmitÄ un divdesmitÄ pakÄpe. Lai novÄrstu neskaidrÄ«bas, tika ieviesti binÄrie prefiksi kibi-, mebi- un citi. AtŔķirÄ«ba starp Å”iem televizora pierÄ«cÄm kļūst pamanÄma, palielinoties skaļumam: pÄrkot 240 gigabaitu disku, tajÄ var uzglabÄt 223.5 gigabaitu informÄciju.
Ienirsti vÄsturÄ
PirmÄ cietÄ diska izstrÄdi sÄka 1952. gadÄ IBM. 14. gada 1956. septembrÄ« tika paziÅots izstrÄdes gala rezultÄts - IBM 350 Model 1. Disks saturÄja 3.75 mebibaitus datu ar ļoti nepieticÄ«giem izmÄriem: 172 centimetrus augstumÄ, 152 centimetrus garumÄ un 74 centimetrus platumÄ. IekÅ”pusÄ bija 50 plÄni diski, kas pÄrklÄti ar tÄ«ru dzelzi un kuru diametrs bija 610 mm (24 collas). VidÄjais laiks datu meklÄÅ”anai diskÄ aizÅÄma ~600 ms.
Laikam ejot, IBM nepÄrtraukti uzlaboja tehnoloÄ£iju. Ieviests 1961. gadÄ ar ietilpÄ«bu 18.75 megabaiti ar lasÄ«Å”anas galviÅÄm katrÄ Å”Ä·Ä«vÄ«. IN parÄdÄ«jÄs noÅemamÄs diska kasetnes, un kopÅ” 1970. gada IBM 3330 tika ieviesta kļūdu noteikÅ”anas un laboÅ”anas sistÄma. TrÄ«s gadus vÄlÄk viÅÅ” parÄdÄ«jÄs pazÄ«stama kÄ "VinÄestera".
Winchester (no angļu Winchester Å”autenes) - vispÄrÄjais nosaukums Å”autenÄm un bisÄm, ko 19. gadsimta otrajÄ pusÄ ASV ražoja Winchester Repeating Arms Company. Å Ä«s bija vienas no pirmajÄm atkÄrtotajÄm bisÄm, kas kļuva ÄrkÄrtÄ«gi populÄras pircÄju vidÅ«. ViÅi bija parÄdÄ savu vÄrdu uzÅÄmuma dibinÄtÄjam Oliveram FiÅ”eram VinÄesteram.
TÄpÄc IBM 3340 sastÄvÄja no divÄm vÄrpstÄm, katra pa 30 MiB inženieri Å”o disku sauca par "30-30". Nosaukums atgÄdinÄja Winchester Model 1894 Å”autenes kameru .30-30 Winchester, liekot Kenetam Hotonam, kurÅ” vadÄ«ja IBM 3340 izstrÄdi, teikt: "Ja tas ir 30-30, tam jÄbÅ«t Winchester." 30 -30, tad tai jÄbÅ«t Winchester."). KopÅ” tÄ laika ne tikai Å”autenes, bet arÄ« cietos diskus sauc par ācietajiem diskiemā.
VÄl trÄ«s gadus vÄlÄk tika izlaists IBM 3350 āMadridā ar 14 collu platÄm un piekļuves laiku 25 ms.
Pirmo SSD disku izveidoja Dataram 1976. gadÄ. Dataram BulkCore diskdzinis sastÄvÄja no Å”asijas ar astoÅÄm RAM atmiÅas kartÄm ar katras ietilpÄ«bu 256 KiB. SalÄ«dzinot ar pirmo cieto disku, BulkCore bija niecÄ«gs: 50,8 cm garÅ”, 48,26 cm plats un 40 cm augsts. TajÄ paÅ”Ä laikÄ datu piekļuves laiks Å”ajÄ modelÄ« bija tikai 750 ns, kas ir 30000 XNUMX reižu ÄtrÄks nekÄ tobrÄ«d modernÄkais HDD diskdzinis.
1978. gadÄ tika dibinÄta Shugart Technology, kas gadu vÄlÄk mainÄ«ja nosaukumu uz Seagate Technology, lai izvairÄ«tos no konfliktiem ar Shugart Associates. PÄc divu gadu darba Seagate izlaida ST-506 - pirmo cieto disku personÄlajiem datoriem 5.25 collu formÄtÄ un ar 5 MiB ietilpÄ«bu.
Papildus Shugart Technology raÅ”anÄs brÄ«dim 1978. gads palika atmiÅÄ ar pirmÄ Enterprise SSD izlaiÅ”anu no StorageTek. StorageTek STC 4305 saturÄja 45 MiB datu. Å is SSD tika izstrÄdÄts kÄ IBM 2305 aizstÄjÄjs, tam bija lÄ«dzÄ«gi izmÄri un tas maksÄja neticami 400 000 USD.
1982. gadÄ SSD ienÄca personÄlo datoru tirgÅ«. UzÅÄmums Axlon Ä«paÅ”i Apple II izstrÄdÄ SSD disku uz RAM mikroshÄmÄm ar nosaukumu RAMDISK 320. TÄ kÄ disks tika izveidots, pamatojoties uz gaistoÅ”u atmiÅu, komplektÄ tika iekļauts akumulators, lai uzturÄtu informÄcijas droŔību. Akumulatora ietilpÄ«ba bija pietiekama 3 stundu autonomai darbÄ«bai strÄvas zuduma gadÄ«jumÄ.
Gadu vÄlÄk Rodime izlaidÄ«s pirmo RO352 10 MiB cieto disku mÅ«sdienu lietotÄjiem pazÄ«stamajÄ 3.5 collu formÄtÄ. Neskatoties uz to, ka Å”is ir pirmais komerciÄlais disks Å”ÄdÄ formÄ, Rodime bÅ«tÄ«bÄ nedarÄ«ja neko novatorisku.
Pirmais produkts Å”ajÄ formÄ tiek uzskatÄ«ts par diskeÅ”u disku, ko ieviesa Tandon un Shugart Associates. TurklÄt Seagate un MiniScribe vienojÄs pieÅemt 3.5 collu nozares standartu, atstÄjot Rodime aiz muguras, kas saskÄrÄs ar āpatentu troļļaā likteni un pilnÄ«gu aizieÅ”anu no piedziÅas ražoÅ”anas nozares.
1980. gadÄ Toshiba inženieris, profesors Fudžio Masuoka reÄ£istrÄja patentu jauna veida atmiÅai, ko sauc par NOR Flash atmiÅu. AttÄ«stÄ«ba ilga 4 gadus.
NOR atmiÅa ir klasiska 2D vadÄ«tÄju matrica, kurÄ viena Ŕūna ir uzstÄdÄ«ta rindu un kolonnu krustojumÄ (analogi atmiÅai uz magnÄtiskajiem serdeÅiem).
1984. gadÄ profesors Masuoka runÄja par savu izgudrojumu StarptautiskajÄ elektronikas izstrÄdÄtÄju sanÄksmÄ, kur Intel Ätri atzina Ŕīs attÄ«stÄ«bas solÄ«jumu. Toshiba, kurÄ strÄdÄja profesors Masuoka, neuzskatÄ«ja zibatmiÅu par kaut ko Ä«paÅ”u un tÄpÄc izpildÄ«ja Intel prasÄ«bu izgatavot vairÄkus prototipus izpÄtei.
Intel interese par Fujio izstrÄdi pamudinÄja Toshiba pieŔķirt piecus inženierus, lai palÄ«dzÄtu profesoram atrisinÄt izgudrojuma komercializÄcijas problÄmu. Intel savukÄrt lika trÄ«ssimt darbinieku, lai izveidotu savu Flash atmiÅas versiju.
KamÄr Intel un Toshiba izstrÄdÄja attÄ«stÄ«bu Flash krÄtuves jomÄ, 1986. gadÄ notika divi svarÄ«gi notikumi. PirmkÄrt, SCSI, konvenciju kopums saziÅai starp datoriem un perifÄrijas ierÄ«cÄm, ir oficiÄli standartizÄts. OtrkÄrt, tika izstrÄdÄts AT Attachment (ATA) interfeiss, kas pazÄ«stams ar zÄ«molu Integrated Drive Electronics (IDE), pateicoties kuram diska kontrolieris tika pÄrvietots diska iekÅ”pusÄ.
TrÄ«s gadus Fujio Mausoka strÄdÄja, lai uzlabotu zibatmiÅas tehnoloÄ£iju un lÄ«dz 1987. gadam izstrÄdÄja NAND atmiÅu.
NAND atmiÅa ir tÄ pati NOR atmiÅa, kas sakÄrtota trÄ«sdimensiju masÄ«vÄ. GalvenÄ atŔķirÄ«ba bija tÄ, ka algoritms piekļuvei katrai Ŕūnai kļuva sarežģītÄks, Ŕūnas laukums kļuva mazÄks, un kopÄjÄ jauda ievÄrojami palielinÄjÄs.
Gadu vÄlÄk Intel izstrÄdÄja savu NOR Flash atmiÅu, un Digipro tajÄ izveidoja disku ar nosaukumu Flashdisk. PirmÄ Flashdisk versija tÄs maksimÄlajÄ konfigurÄcijÄ saturÄja 16 MiB datu un maksÄja mazÄk nekÄ 500 $
80. gadu beigÄs un 90. gadu sÄkumÄ cieto disku ražotÄji sacentÄs, lai padarÄ«tu diskus mazÄkus. 1989. gadÄ PrairieTek izlaida PrairieTek 220 20 MiB disku 2.5 collu formÄtÄ. Divus gadus vÄlÄk uzÅÄmums Integral Peripherals izveido disku Integral Peripherals 1820 āMustangā ar tÄdu paÅ”u tilpumu, bet jau 1.8 collas. Gadu vÄlÄk Hewlett-Packard samazinÄja diska izmÄru lÄ«dz 1.3 collÄm.
Seagate palika uzticÄ«gs diskdziÅiem 3.5 collu formas faktorÄ un paļÄvÄs uz pieaugoÅ”u rotÄcijas Ätrumu, 1992. gadÄ izlaižot savu slaveno Barracuda modeli, pirmo cieto disku ar vÄrpstas Ätrumu 7200 apgr./min. TaÄu SÄ«gate negrasÄ«jÄs ar to apstÄties. 1996. gadÄ piedziÅas no Seagate Cheetah lÄ«nijas sasniedza 10000 15 apgr./min., un Äetrus gadus vÄlÄk X15000 modifikÄcija pagriezÄs lÄ«dz XNUMX XNUMX apgr./min.
2000. gadÄ ATA interfeiss kļuva pazÄ«stams kÄ PATA. Iemesls tam bija Serial ATA (SATA) interfeisa parÄdÄ«Å”anÄs ar kompaktÄkiem vadiem, karstÄs maiÅas atbalstu un palielinÄtu datu pÄrraides Ätrumu. Seagate arÄ« Å”eit uzÅÄmÄs vadÄ«bu, 2002. gadÄ izlaižot pirmo cieto disku ar Å”Ädu interfeisu.
ZibatmiÅas ražoÅ”ana sÄkotnÄji bija ļoti dÄrga, taÄu 2000. gadu sÄkumÄ izmaksas strauji samazinÄjÄs. Transcend izmantoja Ŕīs priekÅ”rocÄ«bas, 2003. gadÄ izlaižot SSD diskus ar ietilpÄ«bu no 16 lÄ«dz 512 MiB. TrÄ«s gadus vÄlÄk Samsung un SanDisk pievienojÄs masveida ražoÅ”anai. TajÄ paÅ”Ä gadÄ IBM pÄrdeva savu disku nodaļu Hitachi.
Cietvielu diski ieguva apgriezienus, un bija acÄ«mredzama problÄma: SATA interfeiss bija lÄnÄks nekÄ paÅ”i SSD. Lai atrisinÄtu Å”o problÄmu, NVM Express Workgroup sÄka izstrÄdÄt NVMe - SSD piekļuves protokolu specifikÄciju tieÅ”i caur PCIe kopni, apejot āstarpniekuā SATA kontrollera formÄ. Tas ļautu piekļūt datiem ar PCIe kopnes Ätrumu. Divus gadus vÄlÄk bija gatava specifikÄcijas pirmÄ versija, un gadu vÄlÄk parÄdÄ«jÄs pirmais NVMe disks.
AtŔķirības starp mūsdienu SSD un HDD
FiziskÄ lÄ«menÄ« atŔķirÄ«ba starp SSD un HDD ir viegli pamanÄma: SSD nav mehÄnisku elementu, un informÄcija tiek glabÄta atmiÅas ŔūnÄs. KustÄ«gu elementu trÅ«kums nodroÅ”ina Ätru piekļuvi datiem jebkurÄ atmiÅas daļÄ, tomÄr pÄrrakstÄ«Å”anas ciklu skaits ir ierobežots. TÄ kÄ katrai atmiÅas Ŕūnai ir ierobežots pÄrrakstÄ«Å”anas ciklu skaits, ir nepiecieÅ”ams balansÄÅ”anas mehÄnisms - Ŕūnu nodiluma izlÄ«dzinÄÅ”ana, pÄrsÅ«tot datus starp ŔūnÄm. Å o darbu veic diska kontrolleris.
Lai veiktu balansÄÅ”anu, SSD kontrollerim ir jÄzina, kuras Ŕūnas ir aizÅemtas un kuras ir brÄ«vas. Kontrolieris spÄj izsekot datu ierakstÄ«Å”anai paÅ”Ä Å”Å«nÄ, ko nevar teikt par dzÄÅ”anu. KÄ zinÄms, operÄtÄjsistÄmas (OS) neizdzÄÅ” datus no diska, kad lietotÄjs dzÄÅ” failu, bet atzÄ«mÄ atbilstoÅ”Äs atmiÅas apgabalus kÄ brÄ«vus. Å is risinÄjums novÄrÅ” nepiecieÅ”amÄ«bu gaidÄ«t diska darbÄ«bu, izmantojot HDD, bet ir pilnÄ«gi nepiemÄrots SSD darbÄ«bai. SSD diskdziÅa kontrolleris darbojas ar baitiem, nevis failu sistÄmÄm, un tÄdÄļ, dzÄÅ”ot failu, ir nepiecieÅ”ams atseviŔķs ziÅojums.
TÄ parÄdÄ«jÄs komanda TRIM (angļu valodÄ - trim), ar kuru OS paziÅo SSD diska kontrollerim, lai atbrÄ«votu noteiktu atmiÅas apgabalu. Komanda TRIM neatgriezeniski izdzÄÅ” datus no diska. Ne visas operÄtÄjsistÄmas zina, kÄ nosÅ«tÄ«t Å”o komandu uz cietvielu diskdziÅiem, un aparatÅ«ras RAID kontrolleri diska masÄ«va režīmÄ nekad nesÅ«ta TRIM uz diskiem.
Lai varÄtu turpinÄt ...
NÄkamajÄs daļÄs mÄs runÄsim par formas faktoriem, savienojumu saskarnÄm un cietvielu disku iekÅ”Äjo organizÄciju.
MÅ«su laboratorijÄ JÅ«s varat patstÄvÄ«gi pÄrbaudÄ«t mÅ«sdienu HDD un SSD diskus un izdarÄ«t savus secinÄjumus.
AptaujÄ var piedalÄ«ties tikai reÄ£istrÄti lietotÄji. , lÅ«dzu.
Vai jÅ«s domÄjat, ka SSD spÄs izspiest HDD?
-
71.2%JÄ, SSD ir nÄkotne396
-
7.5%NÄ, priekÅ”Ä ir magneto-optiskÄ HDD42 laikmets
-
21.2%UzvarÄs hibrÄ«da versija HDD + SSD118
Nobalsoja 556 lietotÄji. 72 lietotÄji atturÄjÄs.
Avots: www.habr.com