Увод у ССД дискове. Део 1. Историјски

Проучавање историје дискова је почетак пута ка разумевању принципа рада ССД уређаја. Први део наше серије чланака, „Увод у ССД дискове“, ће вам омогућити да јасно разумете разлику између ССД-а и његовог најближег конкурента, ХДД-а.

Упркос обиљу различитих уређаја за складиштење информација, популарност ХДД-а и ССД-а у нашем времену је неспорна. Разлика између ова два типа драјвова је очигледна просечном човеку: ССД је скупљи и бржи, док је ХДД јефтинији и пространији.

Посебну пажњу треба обратити на јединицу мере за капацитет складиштења: историјски су децимални префикси као што су кило и мега схватани у контексту информационих технологија као десета и двадесета степен двојке. Да би се отклонила забуна, уведени су бинарни префикси киби-, меби- и други. Разлика између ових сет-топ боксова постаје приметна како се јачина звука повећава: када купите диск од 240 гигабајта, на њега можете да ускладиштите 223.5 гигабајта информација.

Зароните у историју

Развој првог хард диска започео је ИБМ 1952. године. Дана 14. септембра 1956. објављен је коначни резултат развоја – ИБМ 350 Модел 1. Диск је садржао 3.75 мебибајта података врло нескромних димензија: 172 центиметра у висину, 152 центиметра у дужину и 74 центиметра у ширину. Унутра је било 50 танких дискова пресвучених чистим гвожђем пречника 610 мм (24 инча). Просечно време тражења података на диску трајало је ~600 мс.

Како је време одмицало, ИБМ је стално унапређивао технологију. Представљен 1961. године ИБМ 1301 са капацитетом од 18.75 мегабајта са читајућим главама на свакој плочи. ИН ИБМ 1311 Појавили су се уклоњиви диск кертриџи, а од 1970. године у ИБМ 3330 уведен је систем за откривање и исправљање грешака. Три године касније појавио се ИБМ 3340 познат као "Винчестер".

Винчестер (из енглеске пушке Винчестер) - општи назив за пушке и сачмарице које је производила Винцхестер Репеатинг Армс Цомпани у САД у другој половини 19. века. Ово су биле једне од првих пушака које се понављају које су постале изузетно популарне међу купцима. Своје име дугују оснивачу компаније Оливеру Фишеру Винчестеру.

ИБМ 3340 се састојао од два вретена од по 30 МиБ, због чега инжењери су овај диск назвали "30-30". Име је подсећало на пушку Винцхестер Модел 1894 од калибра .30-30 Винцхестер, што је навело Кенета Хаугхтона, који је предводио развој ИБМ 3340, да каже „Ако је 30-30, мора да је Винчестер.“ а 30 -30, онда мора да је Винчестер.“). Од тада се не само пушке, већ и чврсти дискови називају „тврди дискови“.

Још три године касније, ИБМ 3350 „Мадрид“ је објављен са плочама од 14 инча и временом приступа од 25 мс.

Први ССД диск је направио Датарам 1976. године. Датарам БулкЦоре диск се састојао од шасије са осам РАМ меморијских штапића капацитета 256 КиБ сваки. У поређењу са првим чврстим диском, БулкЦоре је био сићушан: 50,8 цм дугачак, 48,26 цм широк и 40 цм висок. Истовремено, време приступа подацима у овом моделу износило је само 750 нс, што је 30000 пута брже од најсавременијег ХДД диска у то време.

Године 1978. основана је Схугарт Тецхнологи, која је годину дана касније променила име у Сеагате Тецхнологи да би избегла сукобе са Схугарт Ассоциатес. После две године рада, Сеагате је објавио СТ-506 - први хард диск за персоналне рачунаре у 5.25-инчном форм фактору и капацитета 5 МиБ.

Поред појаве Схугарт технологије, 1978. је остала упамћена по издавању првог Ентерприсе ССД-а из СторагеТек-а. СторагеТек СТЦ 4305 је имао 45 МиБ података. Овај ССД је развијен као замена за ИБМ 2305, имао је сличне димензије и коштао је невероватних 400 долара.

1982. ССД је ушао на тржиште персоналних рачунара. Компанија Аклон развија ССД диск на РАМ чиповима под називом РАМДИСК 320 посебно за Аппле ИИ. Пошто је диск креиран на бази нестабилне меморије, у комплету је испоручена батерија за одржавање безбедности информација. Капацитет батерије је био довољан за 3 сата аутономног рада у случају нестанка струје.

Годину дана касније, Родиме ће објавити први РО352 чврсти диск од 10 МиБ у 3.5-инчном облику који је познат савременим корисницима. Упркос чињеници да је ово први комерцијални погон у овом облику, Родиме у суштини није урадио ништа иновативно.

Први производ у овом фактору форме сматра се дискетна јединица коју су представили Тандон анд Схугарт Ассоциатес. Штавише, Сеагате и МиниСцрибе су се сложили да усвоје индустријски стандард од 3.5 инча, остављајући Родиме иза себе, који се суочио са судбином „патентног трола“ и потпуним изласком из индустрије производње погона.

Године 1980. Тосхиба инжењер, професор Фујио Масуока, регистровао је патент за нову врсту меморије под називом НОР Фласх меморија. Развој је трајао 4 године.

НОР меморија је класична 2Д матрица проводника, у којој је једна ћелија инсталирана на пресеку редова и колона (аналогно меморији на магнетним језграма).

Године 1984, професор Масуока је говорио о свом проналаску на Међународном састанку развојних инжењера електронике, где је Интел брзо препознао обећање овог развоја. Тосхиба, у којој је радио професор Масуока, није сматрала да је флеш меморија нешто посебно, и стога је удовољила Интеловом захтеву да направи неколико прототипова за проучавање.

Интелово интересовање за Фујио развој подстакло је Тосхибу да додели пет инжењера да помогну професору да реши проблем комерцијализације проналаска. Интел је заузврат бацио три стотине запослених у стварање сопствене верзије Фласх меморије.

Док су Интел и Тосхиба развијали развој у области флеш меморије, два важна догађаја су се десила 1986. Прво, СЦСИ, скуп конвенција за комуникацију између рачунара и периферних уређаја, званично је стандардизован. Друго, развијен је интерфејс АТ Аттацхмент (АТА), познат под брендом Интегратед Дриве Елецтроницс (ИДЕ), захваљујући коме је контролер погона померен унутар драјва.

Фујио Маусока је три године радио на побољшању технологије флеш меморије и до 1987. развио НАНД меморију.

НАНД меморија је иста НОР меморија, организована у тродимензионални низ. Главна разлика је била у томе што је алгоритам за приступ свакој ћелији постао сложенији, површина ћелије је постала мања, а укупан капацитет се значајно повећао.

Годину дана касније, Интел је развио сопствену НОР Фласх меморију, а Дигипро је направио диск на њој под називом Фласхдиск. Прва верзија Фласхдиск-а у својој максималној конфигурацији садржавала је 16 МиБ података и коштала је мање од 500 долара

Крајем 80-их и раних 90-их, произвођачи чврстих дискова су се такмичили да направе мање дискове. Године 1989. ПраириеТек је објавио ПраириеТек 220 20 МиБ диск у 2.5-инчном облику. Две године касније, Интеграл Перипхералс креира диск Интеграл Перипхералс 1820 „Мустанг“ са истом запремином, али већ 1.8 инча. Годину дана касније, Хевлетт-Пацкард је смањио величину диска на 1.3 инча.

Сеагате је остао веран дисковима у фактору форме од 3.5 инча и ослањао се на повећање брзине ротације, издавши свој чувени модел Баррацуда 1992. године, први чврсти диск са брзином вретена од 7200 о/мин. Али Сеагате није намеравао да се ту заустави. Године 1996. погони из линије Сеагате Цхеетах достигли су брзину ротације од 10000 о/мин, а четири године касније модификација Кс15 се окретала до 15000 о/мин.

2000. АТА интерфејс је постао познат као ПАТА. Разлог за то је била појава Сериал АТА (САТА) интерфејса са компактнијим жицама, подршком за хот-свап и повећаном брзином преноса података. Сеагате је и овде преузео вођство, издавши први чврсти диск са таквим интерфејсом 2002. године.

Флеш меморија је у почетку била веома скупа за производњу, али су трошкови нагло опали почетком 2000-их. Трансценд је ово искористио, издавши ССД дискове капацитета од 2003 до 16 МиБ 512. године. Три године касније, Самсунг и СанДиск су се придружили масовној производњи. Исте године ИБМ је продао своју дисковну дивизију Хитачију.

Солид Стате дискови су добијали на замаху и постојао је очигледан проблем: САТА интерфејс је био спорији од самих ССД-ова. Да би решила овај проблем, НВМ Екпресс Воркгроуп је почела да развија НВМе - спецификацију за приступне протоколе за ССД-ове директно преко ПЦИе магистрале, заобилазећи „посредника“ у облику САТА контролера. Ово би омогућило приступ подацима при брзинама ПЦИе магистрале. Две године касније, прва верзија спецификације је била спремна, а годину дана касније појавио се први НВМе диск.

Разлике између модерних ССД-ова и ХДД-ова

На физичком нивоу, разлика између ССД-а и ХДД-а је лако уочљива: ССД нема механичке елементе, а информације се чувају у меморијским ћелијама. Одсуство покретних елемената доводи до брзог приступа подацима у било ком делу меморије, међутим, постоји ограничење броја циклуса поновног писања. Због ограниченог броја циклуса поновног писања за сваку меморијску ћелију, постоји потреба за балансирајућим механизмом – изравнавањем хабања ћелија преносом података између ћелија. Овај посао обавља контролер диска.

Да би извршио балансирање, ССД контролер треба да зна које ћелије су заузете, а које слободне. Контролер је у стању да прати снимање података у саму ћелију, што се не може рећи за брисање. Као што знате, оперативни системи (ОС) не бришу податке са диска када корисник избрише датотеку, већ означавају одговарајуће меморијске области као слободне. Ово решење елиминише потребу за чекањем на рад диска када користите ХДД, али је потпуно неприкладно за рад са ССД-ом. ССД контролер ради са бајтовима, а не са системима датотека, и стога захтева посебну поруку када се датотека обрише.

Тако се појавила команда ТРИМ (енглески - трим) којом ОС обавештава ССД диск контролер да ослободи одређену меморијску област. Команда ТРИМ трајно брише податке са диска. Не знају сви оперативни системи да шаљу ову команду на ССД уређаје, а хардверски РАИД контролери у режиму дисковног низа никада не шаљу ТРИМ на дискове.

Наставиће се ...

У наредним деловима ћемо говорити о факторима форме, интерфејсима за повезивање и унутрашњој организацији ССД уређаја.

У нашој лабораторији Селецтел Лаб Можете самостално тестирати модерне ХДД и ССД дискове и извући своје закључке.

Само регистровани корисници могу учествовати у анкети. Пријавите се, Добродошао си.

Мислите ли да ће ССД моћи да замени ХДД?

• 100%Да, ССД-ови су будућност396

• 100%Не, ера магнето-оптичког ХДД42 је пред нама

• 100%Хибридна верзија ХДД + ССД118 ће победити

Гласало је 556 корисника. 72 корисника су била уздржана.

Извор: ввв.хабр.цом