Att studera historien om diskar Ă€r början pĂ„ vĂ€gen till att förstĂ„ hur solid-state-enheter fungerar. Den första delen av vĂ„r artikelserie "Introduktion till SSD" ger en översikt över historien och ger en tydlig förstĂ„else för skillnaden mellan SSD och dess nĂ€rmaste konkurrent â HDD.
Trots det stora antalet olika lagringsenheter Àr populariteten hos HDD och SSD idag obestridlig. Skillnaden mellan dessa tvÄ typer av lagringsenheter Àr uppenbar för gemene man: SSD Àr dyrare och snabbare, medan HDD Àr billigare och mer kapacitetsstark.
SÀrskild uppmÀrksamhet bör ges Ät enheten för lagringskapacitet: historiskt har det blivit sÄ att decimala prefix, sÄsom kilo och mega, i samband med informationsteknik innebÀr bÄde tionde och tjugonde potensen av tvÄ. För att undvika förvÀxlingar har binÀra prefix som kibi- och mebi- introducerats. Skillnaden mellan dessa prefix blir mÀrkbar nÀr volymen ökar: nÀr du köper en disk pÄ 240 gigabyte kan du spara 223,5 gibibyte information pÄ den.
Dyk ner i historien
Utvecklingen av den första hĂ„rddisken började 1952 av IBM. Den 14 september 1956 tillkĂ€nnagavs det slutgiltiga resultatet av utvecklingen â IBM 350 Model 1. Enheten rymde 3,75 mebibyte data, med ganska ansprĂ„ksfulla dimensioner: 172 centimeter hög, 152 centimeter lĂ„ng och 74 centimeter bred. Inuti fanns 50 tunna skivor belagda med rent jĂ€rn, med en diameter pĂ„ 610 mm (24 tum). Den genomsnittliga tiden för att söka data pĂ„ disken tog cirka 600 ms.
Tiden gick, och IBM fortsatte att förbÀttra teknologin. à r 1961 presenterades med en kapacitet pÄ 18,75 megabyte och lÀshuvuden pÄ varje skiva. I introducerades avtagbara diskpatroner och frÄn 1970-talet implementerades ett system för felupptÀckning och korrigering i IBM 3330. Tre Är senare kom kÀnd som "Winchester".
Winchester (frĂ„n engelska Winchester rifle) Ă€r det allmĂ€nna namnet för gevĂ€r och bössor tillverkade av Winchester Repeating Arms Company i USA under andra hĂ€lften av 1800-talet. Dessa var nĂ„gra av de första magasinbössorna som blev mycket populĂ€ra bland köpare. Namnet kommer frĂ„n företagets grundare â Oliver Fisher Winchester.
IBM 3340 bestod av tvÄ spindlar med 30 MiB vardera, vilket ledde till att ingenjörer kallade denna disk "30-30".. Detta namn pÄminde om Winchester Model 1894 med .30-30 Winchester patroner, vilket ledde till att Kenneth Haughton, som ledde utvecklingen av IBM 3340, sade: "Om det Àr en 30-30, sÄ mÄste det vara en Winchester." Sedan dess har "Winchester" inte bara refererat till gevÀr utan ocksÄ till hÄrddiskar.
Tre Är senare slÀpptes IBM 3350 "Madrid" med 14-tums skivor och en Ätkomsttid pÄ 25 ms.
Den första SSD-enheten skapades av Dataram 1976. Dataram BulkCore bestod av ett chassi med Ă„tta RAM-minnesmoduler med en kapacitet pĂ„ 256 KiB vardera. JĂ€mfört med den första hĂ„rddisken var BulkCore liten: 50,8 cm lĂ„ng, 48,26 cm bred och 40 cm hög. Ă
tkomsttiden för data i denna modell var endast 750 ns, vilket Àr 30000 gÄnger snabbare Àn den modernaste HDD-en vid den tiden.
1978 grundades företaget Shugart Technology, som Ă„ret dĂ€rpĂ„ Ă€ndrade namn till Seagate Technology för att undvika konflikter med Shugart Associates. TvĂ„ Ă„r senare slĂ€pptes ST-506 â den första hĂ„rddisken för persondators i 5,25-tums formfaktor med en kapacitet pĂ„ 5 MiB.
Förutom att Shugart Technology grundades, var 1978 Äret dÄ den första Enterprise SSD slÀpptes av StorageTek. StorageTek STC 4305 rymde 45 MiB data. Denna SSD utvecklades som en ersÀttning för IBM 2305, hade liknande mÄtt och kostade otroliga 400 000$.
Ă
r 1982 kom SSD in pÄ marknaden för persondatorer. Företaget Axlon utvecklade speciellt en SSD-enhet för Apple II baserad pÄ RAM-chip, kallad RAMDISK 320. Eftersom enheten byggdes pÄ energikrÀvande minne, levererades enheten med ett batteri för att bevara informationen. Batterikapaciteten rÀckte i tre timmar vid strömavbrott.
Ett Är senare slÀppte företaget Rodime den första hÄrddisken RO352 pÄ 10 MiB i den bekanta formfaktorn 3,5 tum. Trots att detta var den första kommersiella disken i denna formfaktor, gjorde Rodime i sjÀlva verket inget innovativt.
Den första produkten i denna formfaktor anses vara diskettstationen som presenterades av Tandon och Shugart Associates. Dessutom kom företagen Seagate och MiniScribe överens om att anta den industriella standarden pÄ 3,5 tum, vilket "lÀmnade Rodime pÄ sidan", som mötte ödet av att bli en "patenttroll" och helt lÀmna branschen för lagringsenheter.
Ă
r 1980 registrerade Toshiba-ingenjören, professor Fujio Masuoka, ett patent för en ny typ av minne, kallad NOR Flash-minne. Utvecklingen tog fyra Är.
NOR-minne Àr en klassisk 2D-matris av ledare, dÀr det finns en cell (motsvarande minnet pÄ magnetiska kÀrnor) pÄ varje korsning av rader och kolumner.
à r 1984 berÀttade professor Masuoka om sin uppfinning pÄ konferensen International Electronics Developers Meeting, dÀr företaget Intel snabbt insÄg potentialen i denna utveckling. Toshiba, dÀr professor Masuoka arbetade, ansÄg inte att Flash-minne var nÄgot sÀrskilt, och tillfredsstÀllde dÀrför Intels begÀran om att göra nÄgra prototyper för studier.
Intels intresse för Fujios utveckling drev Toshiba att avsÀtta fem ingenjörer för att hjÀlpa professor Masuoka i arbetet med kommersialiseringen av uppfinningen. Intel, Ä sin sida, satte tre hundra anstÀllda pÄ att skapa sin egen version av Flash-minnet.
Under tiden som Intel och Toshiba arbetade med utvecklingen av Flash-enheter intrÀffade tvÄ viktiga hÀndelser 1986. För det första officiellt standardiserades SCSI - en uppsÀttning avtal för kommunikation mellan datorer och perifera enheter. För det andra utvecklades grÀnssnittet AT Attachment (ATA), som Àr kÀnt under det varumÀrkesnamnet Integrated Drive Electronics (IDE), vilket gjorde att diskens kontroller flyttades in i disken.
Tre Är kÀmpade Fujio Masuoka med att förbÀttra Flash-minnesteknologin och 1987 utvecklade han NAND-minnet.
NAND-minnet Àr samma som NOR-minnet, organiserat i en tredimensionell matris. Den huvudsakliga skillnaden var att algoritmen för Ätkomst till varje cell blev mer komplex, cellernas yta blev mindre och den totala kapaciteten ökade avsevÀrt.
Ett Är senare utvecklade Intel sitt eget NOR Flash-minne, och företaget Digipro skapade en lagringsenhet baserad pÄ det kallad Flashdisk. Den första versionen av Flashdisk med maximal konfiguration rymde 16 MiB data och kostade mindre Àn 500$
I slutet av 80-talet och början av 90-talet tĂ€vlade hĂ„rddiskstillverkare om att minska storleken pĂ„ diskarna. Ă
r 1989 slÀppte PrairieTek disken PrairieTek 220 med 20 MiB i 2,5-tums formfaktor. TvÄ Är senare skapade Integral Peripherals disken Integral Peripherals 1820 "Mustang" med samma kapacitet, men nu i 1,8 tum. Ett Är senare reducerade Hewlett-Packard diskstorleken till 1,3 tum.
Seagate har hÄllit fast vid 3,5-tums formfaktorn för hÄrddiskar och satsade pÄ att öka rotationshastigheten, vilket ledde till lanseringen av den berömda modellen Barracuda Är 1992, den första hÄrddisken med en spinnhastighet pÄ 7200 varv per minut. Men Seagate hade inte för avsikt att stanna dÀr. à r 1996 nÄdde hÄrddiskarna i Seagate Cheetah-linjen en rotationshastighet pÄ 10000 varv per minut, och fyra Är senare nÄdde modifieringen X15 hela 15000 varv per minut.
à r 2000 blev ATA-grÀnssnittet kÀnt som PATA. Detta berodde pÄ introduktionen av grÀnssnittet Serial ATA (SATA) med mer kompakta kablar, stöd för "hot swap" och ökad datöverföringshastighet. Seagate var Äterigen först, och lanserade den första hÄrddisken med ett sÄdant grÀnssnitt Är 2002.
Tillverkningen av Flash-minnen var ursprungligen mycket kostsam, men i början av 2000-talet minskade kostnaden kraftigt. Detta utnyttjade företaget Transcend, som 2003 lanserade SSD-diskar med kapacitet frÄn 16 till 512 MiB. Tre Är senare började företagen Samsung och SanDisk massproduktion. Samma Är sÄlde IBM sin diskavdelning till företaget Hitachi.
Solid-state-enheter fick snabbt marknadsandelar och en uppenbar frĂ„ga uppstod: SATA-grĂ€nssnittet var lĂ„ngsammare Ă€n sjĂ€lva SSD-enheterna. För att lösa detta problem började NVM Express-arbetsgruppen utveckla NVMe â en specifikation för protokoll för direktĂ„tkomst till SSD-enheter via PCIe-bussen, vilket omgĂ„r "förmedlaren" i form av SATA-kontrollern. Detta skulle möjliggöra Ă„tkomst till data med hastigheten av PCIe-bussen. TvĂ„ Ă„r senare var den första versionen av specifikationen klar, och ytterligare ett Ă„r senare kom den första NVMe-enheten.
Skillnaderna mellan moderna SSD och HDD
PĂ„ en fysisk nivĂ„ Ă€r skillnaden mellan SSD och HDD lĂ€tt att se: SSD saknar mekaniska komponenter, och informationen lagras i minnesceller. FrĂ„nvaron av rörliga delar möjliggör snabb Ă„tkomst till data i vilken del av minnet som helst, men det finns en begrĂ€nsning pĂ„ antalet skrivcykler. PĂ„ grund av det begrĂ€nsade antalet skrivcykler för varje minnescell finns det ett behov av en balanseringsmekanism â att jĂ€mna ut slitage pĂ„ celler genom att flytta data mellan celler. Denna uppgift utförs av diskens kontroller.
För att optimera SSD-kontrollern mÄste den veta vilka celler som Àr upptagna och vilka som Àr lediga. Kontrolleraren kan sjÀlv spÄra skrivning av data till en cell, men detsamma kan inte sÀgas om borttagning. Som bekant raderar operativsystem (OS) inte data frÄn disken nÀr anvÀndaren raderar en fil, utan markerar motsvarande minnesomrÄden som fria. Denna lösning utesluter behovet av att vÀnta pÄ diskoperationer vid anvÀndning av HDD, men passar helt och hÄllet inte för SSD. SSD-kontrollern arbetar med byte och inte med filsystem, och krÀver dÀrför en separat signal om borttagning av fil.
DÀrför introducerades TRIM-kommandot, som informerar SSD-kontrollern om befrielse av specifika minnesomrÄden. TRIM-kommandot raderar permanent data frÄn disken. Inte alla operativsystem Àr medvetna om att de ska skicka detta kommando till SSD-enheter, och hÄrdvaru-RAID-kontrollerar i diskarray-lÀge skickar aldrig TRIM till diskar.
FortsĂ€ttning följerâŠ
I kommande avsnitt kommer vi att berÀtta om formfaktorer, anslutningsgrÀnssnitt och den interna organisationen av solid-state-enheter.
I vÄrt laboratorium Du kan sjÀlv testa moderna HDD- och SSD-diskar och dra dina egna slutsatser.
Endast registrerade anvÀndare kan delta i omröstningen. , tack.
Tror du att SSD kommer att ersÀtta HDD?
71.2%Ja, framtiden tillhör SSD.
7.5%Nej, magneto-optiska HDD har en framtid.
21.2%Den hybridvariant av HDD + SSD kommer att segra.
556 anvÀndare har röstat. 72 anvÀndare avstod.
KĂ€lla: habr.com
