{"id":53836,"date":"2019-12-11T00:00:00","date_gmt":"2019-12-10T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya"},"modified":"2020-02-18T14:01:46","modified_gmt":"2020-02-18T11:01:46","slug":"vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pl\/blog\/administrirovanie\/vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya","title":{"rendered":"Wprowadzenie do SSD. Cz\u0119\u015b\u0107 1. Historia","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Wprowadzenie
\n
\nBadanie historii dysk\u00f3w to pocz\u0105tek drogi do zrozumienia zasad dzia\u0142ania dysk\u00f3w p\u00f3\u0142przewodnikowych. Pierwsza cz\u0119\u015b\u0107 naszego cyklu artyku\u0142\u00f3w \"Wprowadzenie do SSD\" przybli\u017ca histori\u0119 i pozwala wizualnie zrozumie\u0107 r\u00f3\u017cnic\u0119 mi\u0119dzy SSD a jego najbli\u017cszym konkurentem \u2014 HDD.<\/p>\n

Pomimo r\u00f3\u017cnorodno\u015bci urz\u0105dze\u0144 do przechowywania informacji, popularno\u015b\u0107 HDD i SSD w dzisiejszych czasach jest niezaprzeczalna. R\u00f3\u017cnica mi\u0119dzy tymi dwoma rodzajami no\u015bnik\u00f3w dla przeci\u0119tnego u\u017cytkownika jest oczywista: SSD jest dro\u017cszy i szybszy, natomiast HDD ta\u0144szy i pojemniejszy.<\/p>\n

Szczeg\u00f3ln\u0105 uwag\u0119 nale\u017cy zwr\u00f3ci\u0107 na jednostk\u0119 miary pojemno\u015bci no\u015bnik\u00f3w: historycznie przyj\u0119\u0142o si\u0119, \u017ce prefiksy dziesi\u0119tne, takie jak kilo- i mega-, w kontek\u015bcie technologii informacyjnej oznaczaj\u0105 zar\u00f3wno dziesi\u0105t\u0105, jak i dwudziest\u0105 pot\u0119g\u0119 dw\u00f3jki. Aby unikn\u0105\u0107 nieporozumie\u0144, wprowadzono prefiksy binarne kibi-, mebi- i inne. R\u00f3\u017cnica tych prefiks\u00f3w staje si\u0119 zauwa\u017calna przy zwi\u0119kszaniu obj\u0119to\u015bci: kupuj\u0105c dysk o pojemno\u015bci 240 gigabajt\u00f3w, mo\u017cesz przechowa\u0107 na nim 223,5 gibibajta informacji.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Zanurzenie w histori\u0119<\/h2>\n

\n\"Wprowadzenie<\/a><\/noindex>
\nPrace nad pierwszym dyskiem twardym rozpocz\u0119to w 1952 roku w firmie IBM. 14 wrze\u015bnia 1956 roku og\u0142oszono ko\u0144cowy wynik prac \u2014 IBM 350 Model 1. No\u015bnik mie\u015bci\u0142 3,75 mebibajta danych przy do\u015b\u0107 ogromnych wymiarach: 172 centymetry wysoko\u015bci, 152 centymetry d\u0142ugo\u015bci i 74 centymetry szeroko\u015bci. Wewn\u0105trz znajdowa\u0142o si\u0119 50 cienkich dysk\u00f3w pokrytych czystym \u017celazem o \u015brednicy 610 mm (24 cale). \u015aredni czas dost\u0119pu do danych na dysku wynosi\u0142 oko\u0142o 600 ms.<\/p>\n

Czas mija\u0142, a IBM nieustannie poprawia\u0142 technologi\u0119. W 1961 roku zaprezentowano IBM 1301<\/a><\/noindex> o pojemno\u015bci 18,75 megabajta z g\u0142owicami odczytuj\u0105cymi na ka\u017cdej p\u0142ycie. W IBM 1311<\/a><\/noindex> pojawi\u0142y si\u0119 wymienne kasety dyskowe, a od 1970 roku w IBM 3330 wprowadzono system wykrywania i korekcji b\u0142\u0119d\u00f3w. Trzy lata p\u00f3\u017aniej pojawi\u0142 si\u0119 IBM 3340<\/a><\/noindex> znany jako \u201eWinchester\u201d.<\/p>\n

Winchester (od ang. Winchester rifle)<\/b> to og\u00f3lna nazwa dla karabin\u00f3w i strzelb produkowanych przez Winchester Repeating Arms Company w USA w drugiej po\u0142owie XIX wieku. By\u0142y to jedne z pierwszych strzelb wielostrza\u0142owych, kt\u00f3re zdoby\u0142y ogromn\u0105 popularno\u015b\u0107 w\u015br\u00f3d nabywc\u00f3w. Swoj\u0105 nazw\u0119 zawdzi\u0119czaj\u0105 za\u0142o\u017cycielowi firmy \u2014 Oliverowi Fisherowi Winchesterowi.<\/p>\n

IBM 3340 sk\u0142ada\u0142 si\u0119 z dw\u00f3ch wrzecion po 30 MiB ka\u017cde, przez co in\u017cynierowie nazywali ten dysk \u201e30-30\u201d<\/b>. Ta nazwa przypomina\u0142a karabin Winchester Model 1894 z nabojami .30-30 Winchester, dlatego Kenneth Haughton, kieruj\u0105cy pracami nad IBM 3340, powiedzia\u0142: \u201eJe\u015bli to 30-30, to musi by\u0107 Winchester\u201d (\u201eIf it’s a 30-30, then it must be a Winchester.\u201d). Od tego czasu \u201ewinchesterem\u201d nazywane s\u0105 nie tylko karabiny, ale tak\u017ce dyski twarde.<\/p><\/blockquote>\n

\nTrzy lata p\u00f3\u017aniej pojawi\u0142 si\u0119 IBM 3350 \u201eMadryt\u201d z 14-calowymi talerzami i czasem dost\u0119pu 25 ms.<\/p>\n

\"Wprowadzenie<\/a><\/noindex>
\nPierwszy dysk SSD zosta\u0142 stworzony przez firm\u0119 Dataram w 1976 roku. Dysk Dataram BulkCore sk\u0142ada\u0142 si\u0119 z obudowy z o\u015bmioma modu\u0142ami pami\u0119ci RAM o pojemno\u015bci 256 KiB ka\u017cdy. W por\u00f3wnaniu do pierwszego dysku twardego, BulkCore by\u0142 male\u0144ki: d\u0142ugo\u015b\u0107 50,8 cm, szeroko\u015b\u0107 48,26 cm i wysoko\u015b\u0107 40 cm. Przy tym czas dost\u0119pu do danych w tym modelu wynosi\u0142 zaledwie 750 ns, co by\u0142o 30000 razy szybciej ni\u017c w najbardziej nowoczesnym w\u00f3wczas dysku HDD.<\/p>\n

W 1978 roku powsta\u0142a firma Shugart Technology, kt\u00f3ra rok p\u00f3\u017aniej zmieni\u0142a nazw\u0119 na Seagate Technology, aby unikn\u0105\u0107 konflikt\u00f3w z Shugart Associates. Po dw\u00f3ch latach dzia\u0142alno\u015bci Seagate na \u015bwiat\u0142o dzienne wychodzi ST-506 \u2014 pierwszy dysk twardy dla komputer\u00f3w osobistych w formacie 5.25 cala i o pojemno\u015bci 5 MiB.<\/p>\n

Opr\u00f3cz pojawienia si\u0119 Shugart Technology, rok 1978 zapisa\u0142 si\u0119 w historii jako rok wydania pierwszego Enterprise SSD przez firm\u0119 StorageTek. StorageTek STC 4305 mie\u015bci\u0142 45 MiB danych. Ten SSD by\u0142 opracowywany jako zamiennik IBM 2305, mia\u0142 podobne rozmiary i kosztowa\u0142 niewiarygodne 400 000 dolar\u00f3w.<\/p>\n

\"Wprowadzenie<\/a><\/noindex>
\nW 1982 roku SSD wchodzi na rynek komputer\u00f3w osobistych. Firma Axlon specjalnie dla Apple II opracowuje dysk SSD na chipach RAM o nazwie RAMDISK 320. Poniewa\u017c no\u015bnik by\u0142 tworzony na bazie pami\u0119ci wymagaj\u0105cej zasilania, w zestawie dostarczano akumulator do utrzymywania danych. Pojemno\u015b\u0107 akumulatora wystarcza\u0142a na 3 godziny pracy w trybie autonomicznym w przypadku utraty zasilania.<\/p>\n

Rok p\u00f3\u017aniej firma Rodime wyda\u0142 pierwszy dysk twardy RO352 o pojemno\u015bci 10 MiB w znanym wsp\u00f3\u0142czesnemu u\u017cytkownikowi formacie 3.5 cala. Mimo \u017ce by\u0142 to pierwszy komercyjny dysk w takim formacie, Rodime tak naprawd\u0119 nie wprowadzi\u0142o \u017cadnych innowacji.<\/p>\n

Pierwszym produktem w tym formacie uwa\u017cany jest stacja dysk\u00f3w elastycznych, zaprezentowana przez firmy Tandon i Shugart Associates. Co wi\u0119cej, firmy Seagate i MiniScribe zgodzi\u0142y si\u0119 na przyj\u0119cie przemys\u0142owego standardu 3.5 cala, \u201ezostawiaj\u0105c za burt\u0105\u201d Rodime, kt\u00f3re czeka\u0142 los \u201etrola patentowego\u201d i ca\u0142kowite wyj\u015bcie z bran\u017cy produkcji no\u015bnik\u00f3w.<\/p>\n

\"Wprowadzenie<\/a><\/noindex>
\nW 1980 roku in\u017cynier z Toshiba, profesor Fujio Masuoka, zarejestrowa\u0142 patent na nowy rodzaj pami\u0119ci, nazwan\u0105 pami\u0119ci\u0105 Flash typu NOR. Opracowanie zaj\u0119\u0142o 4 lata.<\/p>\n

Pami\u0119\u0107 NOR jest klasyczn\u0105 macierz\u0105 przewodnik\u00f3w 2D<\/b>, w kt\u00f3rej na przeci\u0119ciu wierszy i kolumn znajduje si\u0119 jedna kom\u00f3rka (analogicznie do pami\u0119ci na rdzeniach magnetycznych).<\/p><\/blockquote>\n

\nW 1984 roku profesor Masuoka przedstawi\u0142 swoje wynalazki na konferencji International Electronics Developers Meeting, gdzie firma Intel szybko oceni\u0142a perspektywiczno\u015b\u0107 tego opracowania. Firma Toshiba, w kt\u00f3rej pracowa\u0142 profesor Masuoka, nie uwa\u017ca\u0142a pami\u0119ci Flash za co\u015b wyj\u0105tkowego, dlatego spe\u0142ni\u0142a pro\u015bb\u0119 Intela o wykonanie kilku prototyp\u00f3w do bada\u0144.<\/p>\n

Zainteresowanie ze strony firmy Intel prac\u0105 Fujio zmusi\u0142o Toshib\u0119 do przekazania pi\u0119ciu in\u017cynier\u00f3w na pomoc profesorowi w rozwi\u0105zaniu problemu komercjalizacji wynalazku. Z kolei Intel zaanga\u017cowa\u0142 trzystu pracownik\u00f3w do stworzenia w\u0142asnej wersji pami\u0119ci Flash.<\/p>\n

Podczas gdy Intel i Toshiba pracowali nad pami\u0119ciami Flash, w 1986 roku mia\u0142y miejsce dwa wa\u017cne wydarzenia. Po pierwsze, standard SCSI zosta\u0142 formalnie ustandaryzowany \u2014 zestaw ustale\u0144 dotycz\u0105cych interakcji mi\u0119dzy komputerami a urz\u0105dzeniami peryferyjnymi. Po drugie, opracowano interfejs AT Attachment (ATA), znany pod markow\u0105 nazw\u0105 Integrated Drive Electronics (IDE), dzi\u0119ki czemu kontroler dysku przeniesiono do wn\u0119trza dysku.<\/p>\n

Trzy lata Fujio Masuoka pracowa\u0142 nad udoskonaleniem technologii pami\u0119ci Flash i do 1987 roku opracowa\u0142 pami\u0119\u0107 NAND.<\/p>\n

Pami\u0119\u0107 NAND to ta sama pami\u0119\u0107 NOR, zorganizowana w tr\u00f3jwymiarow\u0105 macierz<\/b>. G\u0142\u00f3wn\u0105 r\u00f3\u017cnic\u0105 jest to, \u017ce algorytm dost\u0119pu do ka\u017cdej kom\u00f3rki sta\u0142 si\u0119 bardziej z\u0142o\u017cony, powierzchnia kom\u00f3rek zmniejszy\u0142a si\u0119, a ca\u0142kowita pojemno\u015b\u0107 znacz\u0105co wzros\u0142a.<\/p><\/blockquote>\n

\nRok p\u00f3\u017aniej firma Intel opracowa\u0142a w\u0142asn\u0105 pami\u0119\u0107 Flash typu NOR, a firma Digipro stworzy\u0142a na jej bazie no\u015bnik o nazwie Flashdisk. Pierwsza wersja Flashdisk w maksymalnej konfiguracji mie\u015bci\u0142a 16 MiB danych i kosztowa\u0142a mniej ni\u017c 500 dolar\u00f3w.<\/p>\n

\"Wprowadzenie<\/a><\/noindex>
\nPod koniec lat 80. i na pocz\u0105tku lat 90. producenci dysk\u00f3w twardych rywalizowali o zmniejszenie rozmiaru dysk\u00f3w. W 1989 roku firma PrairieTek wprowadzi\u0142a dysk PrairieTek 220 o pojemno\u015bci 20 MiB w formacie 2,5 cala. Dwa lata p\u00f3\u017aniej Integral Peripherals stworzy\u0142a dysk Integral Peripherals 1820 \u00abMustang\u00bb o tej samej pojemno\u015bci, ale w formacie 1,8 cala. Rok p\u00f3\u017aniej firma Hewlett-Packard zmniejszy\u0142a rozmiar dysku do 1,3 cala.<\/p>\n

Firma Seagate pozosta\u0142a wierna dyskom w formacie 3,5 cala i postawi\u0142a na zwi\u0119kszenie pr\u0119dko\u015bci obrotowej, wprowadzaj\u0105c w 1992 roku swoj\u0105 s\u0142ynn\u0105 model Barracuda, pierwszy dysk twardy o pr\u0119dko\u015bci obrotowej 7200 obrot\u00f3w na minut\u0119. Jednak Seagate na tym nie zamierza\u0142a poprzesta\u0107. W 1996 roku dyski serii Seagate Cheetah osi\u0105gn\u0119\u0142y pr\u0119dko\u015b\u0107 obrotow\u0105 10000 obrot\u00f3w na minut\u0119, a po czterech latach modyfikacja X15 kr\u0119ci\u0142a si\u0119 nawet do 15000 obrot\u00f3w na minut\u0119.<\/p>\n

W 2000 roku interfejs ATA zacz\u0105\u0142 nosi\u0107 nazw\u0119 PATA. Powodem by\u0142a pojawienie si\u0119 interfejsu Serial ATA (SATA) z bardziej kompaktowymi kablami, wsparciem dla \u201egor\u0105cej wymiany\u201d oraz zwi\u0119kszon\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 przesy\u0142u danych. Seagate i tutaj zdoby\u0142a pierwsze\u0144stwo, wprowadzaj\u0105c pierwszy dysk twardy z takim interfejsem w 2002 roku.<\/p>\n

Produkcja pami\u0119ci Flash pocz\u0105tkowo by\u0142a bardzo kosztowna, ale na pocz\u0105tku lat 2000 cena gwa\u0142townie spad\u0142a. Wykorzysta\u0142a to firma Transcend, kt\u00f3ra w 2003 roku wprowadzi\u0142a dyski SSD o pojemno\u015bci od 16 do 512 MiB. Trzy lata p\u00f3\u017aniej do masowej produkcji do\u0142\u0105czy\u0142y firmy Samsung i SanDisk. W tym samym roku IBM sprzeda\u0142o swoje wydzia\u0142y dysk\u00f3w firmie Hitachi.<\/p>\n

Dyski SSD zyskiwa\u0142y popularno\u015b\u0107, a pojawi\u0142 si\u0119 oczywisty problem: interfejs SATA by\u0142 wolniejszy ni\u017c same nap\u0119dy SSD. Aby rozwi\u0105za\u0107 ten problem, grupa robocza NVM Express rozpocz\u0119\u0142a opracowanie NVMe \u2014 specyfikacji dotycz\u0105cej protoko\u0142\u00f3w dost\u0119pu do SSD bezpo\u015brednio przez magistral\u0119 PCIe, omijaj\u0105c \u201epo\u015brednika\u201d w postaci kontrolera SATA. Pozwoli\u0142oby to uzyska\u0107 dost\u0119p do danych z pr\u0119dko\u015bci\u0105 magistrali PCIe. Po dw\u00f3ch latach pierwsza wersja specyfikacji by\u0142a gotowa, a po roku pojawi\u0142 si\u0119 pierwszy nap\u0119d NVMe.<\/p>\n

R\u00f3\u017cnice mi\u0119dzy nowoczesnymi SSD a HDD<\/h2>\n

\nNa poziomie fizycznym r\u00f3\u017cnica mi\u0119dzy SSD a HDD jest \u0142atwa do zauwa\u017cenia: SSD nie maj\u0105 element\u00f3w mechanicznych, a informacje s\u0105 przechowywane w kom\u00f3rkach pami\u0119ci. Brak ruchomych cz\u0119\u015bci skutkuje szybkim dost\u0119pem do danych w dowolnej cz\u0119\u015bci pami\u0119ci, jednak istnieje ograniczenie dotycz\u0105ce liczby cykli zapisu. Z powodu ograniczonej liczby cykli zapisu ka\u017cdej kom\u00f3rki pami\u0119ci pojawia si\u0119 potrzeba mechanizmu balansowania \u2014 wyr\u00f3wnywania zu\u017cycia kom\u00f3rek przez przenoszenie danych mi\u0119dzy nimi. Te zadania wykonuje kontroler dysku.<\/p>\n

Aby kontroler SSD m\u00f3g\u0142 przeprowadzi\u0107 balansowanie, musi wiedzie\u0107, kt\u00f3re kom\u00f3rki s\u0105 zaj\u0119te, a kt\u00f3re wolne. Kontroler jest w stanie samodzielnie \u015bledzi\u0107 zapis danych w kom\u00f3rkach, ale nie mo\u017cna tego powiedzie\u0107 o usuwaniu. Jak wiadomo, systemy operacyjne (OS) nie usuwaj\u0105 danych z dysku, gdy u\u017cytkownik usuwa plik, a oznaczaj\u0105 odpowiednie obszary pami\u0119ci jako wolne. Takie rozwi\u0105zanie eliminuje potrzeb\u0119 czekania na operacj\u0119 dyskow\u0105 przy u\u017cyciu HDD, ale zupe\u0142nie nie nadaje si\u0119 do pracy z SSD. Kontroler dysku SSD dzia\u0142a z bajtami, a nie z systemami plik\u00f3w, dlatego wymaga oddzielnego komunikatu o usuni\u0119ciu pliku.<\/p>\n

Tak powsta\u0142a komenda TRIM, kt\u00f3ra informuje kontroler SSD o zwolnieniu okre\u015blonego obszaru pami\u0119ci. Komenda TRIM nieodwracalnie usuwa dane z dysku. Nie wszystkie systemy operacyjne wiedz\u0105 o konieczno\u015bci wysy\u0142ania tej komendy do dysk\u00f3w p\u00f3\u0142przewodnikowych, a sprz\u0119towe kontrolery RAID w trybie macierzy dyskowych nigdy nie wysy\u0142aj\u0105 TRIM do dysk\u00f3w.<\/p>\n

Ci\u0105g dalszy nast\u0105pi\u2026<\/h2>\n

\nW nast\u0119pnych cz\u0119\u015bciach opowiemy o formatach, interfejsach po\u0142\u0105cze\u0144 oraz wewn\u0119trznej organizacji dysk\u00f3w p\u00f3\u0142przewodnikowych.<\/p>\n

W naszym laboratorium Selectel Lab<\/a><\/noindex> Mo\u017cesz samodzielnie przetestowa\u0107 nowoczesne dyski HDD i SSD i wyci\u0105gn\u0105\u0107 w\u0142asne wnioski.<\/p><\/blockquote>\n

Tylko zarejestrowani u\u017cytkownicy mog\u0105 bra\u0107 udzia\u0142 w ankiecie. Zaloguj si\u0119<\/a><\/noindex>, prosz\u0119.<\/p>\n

A co s\u0105dzisz, czy SSD mo\u017ce zast\u0105pi\u0107 HDD?<\/h2>\n