{"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\/sv\/blog\/administrirovanie\/vvedenie-v-ssd-chast-1-istoricheskaya","title":{"rendered":"Introduktion till SSD. Del 1. Historik","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Introduktion
\n
\nAtt studera historien om diskar \u00e4r b\u00f6rjan p\u00e5 v\u00e4gen till att f\u00f6rst\u00e5 hur solid-state-enheter fungerar. Den f\u00f6rsta delen av v\u00e5r artikelserie \"Introduktion till SSD\" ger en \u00f6versikt \u00f6ver historien och ger en tydlig f\u00f6rst\u00e5else f\u00f6r skillnaden mellan SSD och dess n\u00e4rmaste konkurrent \u2013 HDD.<\/p>\n

Trots det stora antalet olika lagringsenheter \u00e4r populariteten hos HDD och SSD idag obestridlig. Skillnaden mellan dessa tv\u00e5 typer av lagringsenheter \u00e4r uppenbar f\u00f6r gemene man: SSD \u00e4r dyrare och snabbare, medan HDD \u00e4r billigare och mer kapacitetsstark.<\/p>\n

S\u00e4rskild uppm\u00e4rksamhet b\u00f6r ges \u00e5t enheten f\u00f6r lagringskapacitet: historiskt har det blivit s\u00e5 att decimala prefix, s\u00e5som kilo och mega, i samband med informationsteknik inneb\u00e4r b\u00e5de tionde och tjugonde potensen av tv\u00e5. F\u00f6r att undvika f\u00f6rv\u00e4xlingar har bin\u00e4ra prefix som kibi- och mebi- introducerats. Skillnaden mellan dessa prefix blir m\u00e4rkbar n\u00e4r volymen \u00f6kar: n\u00e4r du k\u00f6per en disk p\u00e5 240 gigabyte kan du spara 223,5 gibibyte information p\u00e5 den.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

Dyk ner i historien<\/h2>\n

\n\"Introduktion<\/a><\/noindex>
\nUtvecklingen av den f\u00f6rsta h\u00e5rddisken b\u00f6rjade 1952 av IBM. Den 14 september 1956 tillk\u00e4nnagavs det slutgiltiga resultatet av utvecklingen \u2013 IBM 350 Model 1. Enheten rymde 3,75 mebibyte data, med ganska anspr\u00e5ksfulla dimensioner: 172 centimeter h\u00f6g, 152 centimeter l\u00e5ng och 74 centimeter bred. Inuti fanns 50 tunna skivor belagda med rent j\u00e4rn, med en diameter p\u00e5 610 mm (24 tum). Den genomsnittliga tiden f\u00f6r att s\u00f6ka data p\u00e5 disken tog cirka 600 ms.<\/p>\n

Tiden gick, och IBM fortsatte att f\u00f6rb\u00e4ttra teknologin. \u00c5r 1961 presenterades IBM 1301<\/a><\/noindex> med en kapacitet p\u00e5 18,75 megabyte och l\u00e4shuvuden p\u00e5 varje skiva. I IBM 1311<\/a><\/noindex> introducerades avtagbara diskpatroner och fr\u00e5n 1970-talet implementerades ett system f\u00f6r feluppt\u00e4ckning och korrigering i IBM 3330. Tre \u00e5r senare kom IBM 3340<\/a><\/noindex> k\u00e4nd som \"Winchester\".<\/p>\n

Winchester (fr\u00e5n engelska Winchester rifle)<\/b> \u00e4r det allm\u00e4nna namnet f\u00f6r gev\u00e4r och b\u00f6ssor tillverkade av Winchester Repeating Arms Company i USA under andra h\u00e4lften av 1800-talet. Dessa var n\u00e5gra av de f\u00f6rsta magasinb\u00f6ssorna som blev mycket popul\u00e4ra bland k\u00f6pare. Namnet kommer fr\u00e5n f\u00f6retagets grundare \u2013 Oliver Fisher Winchester.<\/p>\n

IBM 3340 bestod av tv\u00e5 spindlar med 30 MiB vardera, vilket ledde till att ingenj\u00f6rer kallade denna disk \"30-30\".<\/b>. Detta namn p\u00e5minde om Winchester Model 1894 med .30-30 Winchester patroner, vilket fick Kenneth Haughton, som ledde utvecklingen av IBM 3340, att s\u00e4ga \"Om det \u00e4r en 30-30, d\u00e5 m\u00e5ste det vara en Winchester.\" Sedan dess kallas inte bara gev\u00e4r f\u00f6r \"Winchester\", utan \u00e4ven h\u00e5rddiskar.<\/p><\/blockquote>\n

\nTre \u00e5r senare sl\u00e4pptes IBM 3350 \"Madrid\" med 14-tums skivor och en \u00e5tkomsttid p\u00e5 25 ms.<\/p>\n

\"Introduktion<\/a><\/noindex>
\nDen f\u00f6rsta SSD-enheten skapades av Dataram 1976. Dataram BulkCore bestod av ett chassi med \u00e5tta RAM-minnesmoduler med en kapacitet p\u00e5 256 KiB vardera. J\u00e4mf\u00f6rt med den f\u00f6rsta h\u00e5rddisken var BulkCore liten: 50,8 cm l\u00e5ng, 48,26 cm bred och 40 cm h\u00f6g. \u00c5tkomsttiden f\u00f6r data i denna modell var endast 750 ns, vilket \u00e4r 30000 g\u00e5nger snabbare \u00e4n den modernaste HDD-en vid den tiden.<\/p>\n

1978 grundades f\u00f6retaget Shugart Technology, som \u00e5ret d\u00e4rp\u00e5 \u00e4ndrade namn till Seagate Technology f\u00f6r att undvika konflikter med Shugart Associates. Tv\u00e5 \u00e5r senare sl\u00e4pptes ST-506 \u2013 den f\u00f6rsta h\u00e5rddisken f\u00f6r persondators i 5,25-tums formfaktor med en kapacitet p\u00e5 5 MiB.<\/p>\n

F\u00f6rutom att Shugart Technology grundades, var 1978 \u00e5ret d\u00e5 den f\u00f6rsta Enterprise SSD sl\u00e4pptes av StorageTek. StorageTek STC 4305 rymde 45 MiB data. Denna SSD utvecklades som en ers\u00e4ttning f\u00f6r IBM 2305, hade liknande m\u00e5tt och kostade otroliga 400 000$.<\/p>\n

\"Introduktion<\/a><\/noindex>
\n\u00c5r 1982 kom SSD in p\u00e5 marknaden f\u00f6r persondatorer. F\u00f6retaget Axlon utvecklade speciellt en SSD-enhet f\u00f6r Apple II baserad p\u00e5 RAM-chip, kallad RAMDISK 320. Eftersom enheten byggdes p\u00e5 energikr\u00e4vande minne, levererades enheten med ett batteri f\u00f6r att bevara informationen. Batterikapaciteten r\u00e4ckte i tre timmar vid str\u00f6mavbrott.<\/p>\n

Ett \u00e5r senare sl\u00e4ppte f\u00f6retaget Rodime den f\u00f6rsta h\u00e5rddisken RO352 p\u00e5 10 MiB i den bekanta formfaktorn 3,5 tum. Trots att detta var den f\u00f6rsta kommersiella disken i denna formfaktor, gjorde Rodime i sj\u00e4lva verket inget innovativt.<\/p>\n

Den f\u00f6rsta produkten i denna formfaktor anses vara diskettstationen som presenterades av Tandon och Shugart Associates. Dessutom kom f\u00f6retagen Seagate och MiniScribe \u00f6verens om att anta den industriella standarden p\u00e5 3,5 tum, vilket \"l\u00e4mnade Rodime p\u00e5 sidan\", som m\u00f6tte \u00f6det av att bli en \"patenttroll\" och helt l\u00e4mna branschen f\u00f6r lagringsenheter.<\/p>\n

\"Introduktion<\/a><\/noindex>
\n\u00c5r 1980 registrerade Toshiba-ingenj\u00f6ren, professor Fujio Masuoka, ett patent f\u00f6r en ny typ av minne, kallad NOR Flash-minne. Utvecklingen tog fyra \u00e5r.<\/p>\n

NOR-minne \u00e4r en klassisk 2D-matris av ledare<\/b>, d\u00e4r det finns en cell (motsvarande minnet p\u00e5 magnetiska k\u00e4rnor) p\u00e5 varje korsning av rader och kolumner.<\/p><\/blockquote>\n

\n\u00c5r 1984 ber\u00e4ttade professor Masuoka om sin uppfinning p\u00e5 konferensen International Electronics Developers Meeting, d\u00e4r f\u00f6retaget Intel snabbt ins\u00e5g potentialen i denna utveckling. Toshiba, d\u00e4r professor Masuoka arbetade, ans\u00e5g inte att Flash-minne var n\u00e5got s\u00e4rskilt, och tillfredsst\u00e4llde d\u00e4rf\u00f6r Intels beg\u00e4ran om att g\u00f6ra n\u00e5gra prototyper f\u00f6r studier.<\/p>\n

Intels intresse f\u00f6r Fujios utveckling drev Toshiba att avs\u00e4tta fem ingenj\u00f6rer f\u00f6r att hj\u00e4lpa professor Masuoka i arbetet med kommersialiseringen av uppfinningen. Intel, \u00e5 sin sida, satte tre hundra anst\u00e4llda p\u00e5 att skapa sin egen version av Flash-minnet.<\/p>\n

Under tiden som Intel och Toshiba arbetade med utvecklingen av Flash-enheter intr\u00e4ffade tv\u00e5 viktiga h\u00e4ndelser 1986. F\u00f6r det f\u00f6rsta officiellt standardiserades SCSI - en upps\u00e4ttning avtal f\u00f6r kommunikation mellan datorer och perifera enheter. F\u00f6r det andra utvecklades gr\u00e4nssnittet AT Attachment (ATA), som \u00e4r k\u00e4nt under det varum\u00e4rkesnamnet Integrated Drive Electronics (IDE), vilket gjorde att diskens kontroller flyttades in i disken.<\/p>\n

Tre \u00e5r k\u00e4mpade Fujio Masuoka med att f\u00f6rb\u00e4ttra Flash-minnesteknologin och 1987 utvecklade han NAND-minnet.<\/p>\n

NAND-minnet \u00e4r samma som NOR-minnet, organiserat i en tredimensionell matris<\/b>. Den huvudsakliga skillnaden var att algoritmen f\u00f6r \u00e5tkomst till varje cell blev mer komplex, cellernas yta blev mindre och den totala kapaciteten \u00f6kade avsev\u00e4rt.<\/p><\/blockquote>\n

\nEtt \u00e5r senare utvecklade Intel sitt eget NOR Flash-minne, och f\u00f6retaget Digipro skapade en lagringsenhet baserad p\u00e5 det kallad Flashdisk. Den f\u00f6rsta versionen av Flashdisk med maximal konfiguration rymde 16 MiB data och kostade mindre \u00e4n 500$<\/p>\n

\"Introduktion<\/a><\/noindex>
\nI slutet av 80-talet och b\u00f6rjan av 90-talet t\u00e4vlade h\u00e5rddiskstillverkare om att minska storleken p\u00e5 diskarna. \u00c5r 1989 sl\u00e4ppte PrairieTek disken PrairieTek 220 med 20 MiB i 2,5-tums formfaktor. Tv\u00e5 \u00e5r senare skapade Integral Peripherals disken Integral Peripherals 1820 \"Mustang\" med samma kapacitet, men nu i 1,8 tum. Ett \u00e5r senare reducerade Hewlett-Packard diskstorleken till 1,3 tum.<\/p>\n

Seagate har h\u00e5llit fast vid 3,5-tums formfaktorn f\u00f6r h\u00e5rddiskar och satsade p\u00e5 att \u00f6ka rotationshastigheten, vilket ledde till lanseringen av den ber\u00f6mda modellen Barracuda \u00e5r 1992, den f\u00f6rsta h\u00e5rddisken med en spinnhastighet p\u00e5 7200 varv per minut. Men Seagate hade inte f\u00f6r avsikt att stanna d\u00e4r. \u00c5r 1996 n\u00e5dde h\u00e5rddiskarna i Seagate Cheetah-linjen en rotationshastighet p\u00e5 10000 varv per minut, och fyra \u00e5r senare n\u00e5dde modifieringen X15 hela 15000 varv per minut.<\/p>\n

\u00c5r 2000 blev ATA-gr\u00e4nssnittet k\u00e4nt som PATA. Detta berodde p\u00e5 introduktionen av gr\u00e4nssnittet Serial ATA (SATA) med mer kompakta kablar, st\u00f6d f\u00f6r \"hot swap\" och \u00f6kad dat\u00f6verf\u00f6ringshastighet. Seagate var \u00e5terigen f\u00f6rst, och lanserade den f\u00f6rsta h\u00e5rddisken med ett s\u00e5dant gr\u00e4nssnitt \u00e5r 2002.<\/p>\n

Tillverkningen av Flash-minnen var ursprungligen mycket kostsam, men i b\u00f6rjan av 2000-talet minskade kostnaden kraftigt. Detta utnyttjade f\u00f6retaget Transcend, som 2003 lanserade SSD-diskar med kapacitet fr\u00e5n 16 till 512 MiB. Tre \u00e5r senare b\u00f6rjade f\u00f6retagen Samsung och SanDisk massproduktion. Samma \u00e5r s\u00e5lde IBM sin diskavdelning till f\u00f6retaget Hitachi.<\/p>\n

Solid-state-enheter fick snabbt marknadsandelar och en uppenbar fr\u00e5ga uppstod: SATA-gr\u00e4nssnittet var l\u00e5ngsammare \u00e4n sj\u00e4lva SSD-enheterna. F\u00f6r att l\u00f6sa detta problem b\u00f6rjade NVM Express-arbetsgruppen utveckla NVMe \u2014 en specifikation f\u00f6r protokoll f\u00f6r direkt\u00e5tkomst till SSD-enheter via PCIe-bussen, vilket omg\u00e5r \"f\u00f6rmedlaren\" i form av SATA-kontrollern. Detta skulle m\u00f6jligg\u00f6ra \u00e5tkomst till data med hastigheten av PCIe-bussen. Tv\u00e5 \u00e5r senare var den f\u00f6rsta versionen av specifikationen klar, och ytterligare ett \u00e5r senare kom den f\u00f6rsta NVMe-enheten.<\/p>\n

Skillnaderna mellan moderna SSD och HDD<\/h2>\n

\nP\u00e5 en fysisk niv\u00e5 \u00e4r skillnaden mellan SSD och HDD l\u00e4tt att se: SSD saknar mekaniska komponenter, och informationen lagras i minnesceller. Fr\u00e5nvaron av r\u00f6rliga delar m\u00f6jligg\u00f6r snabb \u00e5tkomst till data i vilken del av minnet som helst, men det finns en begr\u00e4nsning p\u00e5 antalet skrivcykler. P\u00e5 grund av det begr\u00e4nsade antalet skrivcykler f\u00f6r varje minnescell finns det ett behov av en balanseringsmekanism \u2014 att j\u00e4mna ut slitage p\u00e5 celler genom att flytta data mellan celler. Denna uppgift utf\u00f6rs av diskens kontroller.<\/p>\n

F\u00f6r att optimera SSD-kontrollern m\u00e5ste den veta vilka celler som \u00e4r upptagna och vilka som \u00e4r lediga. Kontrolleraren kan sj\u00e4lv sp\u00e5ra skrivning av data till en cell, men detsamma kan inte s\u00e4gas om borttagning. Som bekant raderar operativsystem (OS) inte data fr\u00e5n disken n\u00e4r anv\u00e4ndaren raderar en fil, utan markerar motsvarande minnesomr\u00e5den som fria. Denna l\u00f6sning utesluter behovet av att v\u00e4nta p\u00e5 diskoperationer vid anv\u00e4ndning av HDD, men passar helt och h\u00e5llet inte f\u00f6r SSD. SSD-kontrollern arbetar med byte och inte med filsystem, och kr\u00e4ver d\u00e4rf\u00f6r en separat signal om borttagning av fil.<\/p>\n

D\u00e4rf\u00f6r introducerades TRIM-kommandot, som informerar SSD-kontrollern om befrielse av specifika minnesomr\u00e5den. TRIM-kommandot raderar permanent data fr\u00e5n disken. Inte alla operativsystem \u00e4r medvetna om att de ska skicka detta kommando till SSD-enheter, och h\u00e5rdvaru-RAID-kontrollerar i diskarray-l\u00e4ge skickar aldrig TRIM till diskar.<\/p>\n

Forts\u00e4ttning f\u00f6ljer\u2026<\/h2>\n

\nI kommande avsnitt kommer vi att ber\u00e4tta om formfaktorer, anslutningsgr\u00e4nssnitt och den interna organisationen av solid-state-enheter.<\/p>\n

I v\u00e5rt laboratorium Selectel Lab<\/a><\/noindex> Du kan sj\u00e4lv testa moderna HDD- och SSD-diskar och dra dina egna slutsatser.<\/p><\/blockquote>\n

Endast registrerade anv\u00e4ndare kan delta i omr\u00f6stningen. Logga in<\/a><\/noindex>, tack.<\/p>\n

Tror du att SSD kommer att ers\u00e4tta HDD?<\/h2>\n