Utangulizi wa SSD. Sehemu ya 1. Kihistoria

Kusoma historia ya disks ni mwanzo wa safari ya kuelewa kanuni za uendeshaji wa anatoa imara-hali. Sehemu ya kwanza ya mfululizo wetu wa makala, "Utangulizi wa SSD," itachukua ziara ya historia na kukuwezesha kuelewa wazi tofauti kati ya SSD na mshindani wake wa karibu zaidi, HDD.

Licha ya wingi wa vifaa anuwai vya kuhifadhi habari, umaarufu wa HDD na SSD katika wakati wetu hauwezekani. Tofauti kati ya aina hizi mbili za anatoa ni dhahiri kwa mtu wa kawaida: SSD ni ghali zaidi na kwa kasi, wakati HDD ni ya bei nafuu na ya wasaa zaidi.

Uangalifu maalum unapaswa kulipwa kwa kitengo cha kipimo cha uwezo wa kuhifadhi: kihistoria, viambishi vya desimali kama vile kilo na mega vinaeleweka katika muktadha wa teknolojia ya habari kama nguvu ya kumi na ishirini ya mbili. Ili kuondoa mkanganyiko, viambishi awali vya binary kibi-, mebi- na vingine vilianzishwa. Tofauti kati ya masanduku haya ya kuweka-juu inaonekana kama kiasi kinaongezeka: wakati wa kununua diski ya gigabyte 240, unaweza kuhifadhi gigabytes 223.5 za habari juu yake.

Ingia kwenye historia

Uendelezaji wa gari la kwanza ngumu lilianza mwaka wa 1952 na IBM. Mnamo Septemba 14, 1956, matokeo ya mwisho ya maendeleo yalitangazwa - IBM 350 Model 1. Hifadhi hiyo ilikuwa na mebibytes 3.75 za data na vipimo visivyofaa sana: urefu wa sentimita 172, urefu wa sentimita 152 na upana wa sentimita 74. Ndani yake kulikuwa na diski 50 nyembamba zilizopakwa kwa chuma safi na kipenyo cha 610 mm (inchi 24). Muda wa wastani wa kutafuta data kwenye diski ulichukua ~600 ms.

Kadiri muda ulivyosonga, IBM iliboresha teknolojia kwa kasi. Ilianzishwa mnamo 1961 IBM 1301 yenye uwezo wa megabaiti 18.75 na vichwa vya kusoma kwenye kila sinia. KATIKA IBM 1311 cartridges za diski zinazoweza kutolewa zilionekana, na tangu 1970, mfumo wa kugundua makosa na urekebishaji ulianzishwa kwenye IBM 3330. Miaka mitatu baadaye alionekana IBM 3340 inayojulikana kama "Winchester".

Winchester (kutoka kwa bunduki ya Winchester ya Kiingereza) - jina la jumla la bunduki na bunduki zilizotengenezwa na Kampuni ya Silaha ya Kurudia ya Winchester huko USA katika nusu ya pili ya karne ya XNUMX. Hizi zilikuwa moja ya bunduki za kwanza zilizorudiwa ambazo zilijulikana sana kati ya wanunuzi. Walidaiwa jina lao na mwanzilishi wa kampuni hiyo, Oliver Fisher Winchester.

IBM 3340 ilikuwa na spindles mbili za 30 MiB kila moja, ndiyo sababu wahandisi waliita diski hii "30-30". Jina hilo lilikuwa sawa na bunduki ya Winchester Model 1894 iliyokuwa katika .30-30 Winchester, ikimuongoza Kenneth Haughton, ambaye aliongoza uundaji wa IBM 3340, kusema "Ikiwa ni 30-30, lazima iwe Winchester." a 30 -30, basi lazima iwe Winchester."). Tangu wakati huo, sio bunduki tu, lakini pia anatoa ngumu zimeitwa "anatoa ngumu."

Miaka mitatu zaidi baadaye, IBM 3350 "Madrid" ilitolewa ikiwa na sahani za inchi 14 na muda wa kufikia wa 25 ms.

Hifadhi ya kwanza ya SSD iliundwa na Dataram mnamo 1976. Hifadhi ya Dataram BulkCore ilijumuisha chasi yenye vijiti vinane vya kumbukumbu ya RAM yenye uwezo wa 256 KB kila moja. Ikilinganishwa na diski kuu ya kwanza, BulkCore ilikuwa ndogo: urefu wa 50,8 cm, upana wa 48,26 cm na urefu wa 40 cm. Wakati huo huo, muda wa kufikia data katika mfano huu ulikuwa 750 ns tu, ambayo ni mara 30000 kwa kasi zaidi kuliko gari la kisasa zaidi la HDD wakati huo.

Mnamo 1978, Teknolojia ya Shugart ilianzishwa, ambayo mwaka mmoja baadaye ilibadilisha jina lake kuwa Teknolojia ya Seagate ili kuzuia migogoro na Shugart Associates. Baada ya miaka miwili ya kazi, Seagate ilitoa ST-506 - gari ngumu ya kwanza kwa kompyuta za kibinafsi katika fomu ya fomu ya 5.25-inch na yenye uwezo wa 5 MiB.

Mbali na kuibuka kwa Teknolojia ya Shugart, 1978 ilikumbukwa kwa kutolewa kwa SSD ya kwanza ya Enterprise kutoka StorageTek. StorageTek STC 4305 ilishikilia 45 MiB ya data. SSD hii ilitengenezwa kama mbadala wa IBM 2305, ilikuwa na vipimo sawa na iligharimu $400 ya ajabu.

Mnamo 1982, SSD iliingia kwenye soko la kompyuta ya kibinafsi. Kampuni ya Axlon inaendeleza disk ya SSD kwenye chips za RAM inayoitwa RAMDISK 320 mahsusi kwa Apple II. Tangu gari liliundwa kwa misingi ya kumbukumbu tete, betri ilitolewa katika kit ili kudumisha usalama wa habari. Uwezo wa betri ulikuwa wa kutosha kwa saa 3 za uendeshaji wa uhuru katika kesi ya kupoteza nguvu.

Mwaka mmoja baadaye, Rodime atatoa kiendeshi kikuu cha kwanza cha RO352 10 MiB katika kigezo cha umbo la inchi 3.5 kinachojulikana kwa watumiaji wa kisasa. Licha ya ukweli kwamba hii ni gari la kwanza la kibiashara katika kipengele hiki cha fomu, Rodime kimsingi hakufanya chochote cha ubunifu.

Bidhaa ya kwanza katika kipengele hiki cha fomu inachukuliwa kuwa floppy drive iliyoanzishwa na Tandon na Shugart Associates. Zaidi ya hayo, Seagate na MiniScribe walikubali kupitisha kiwango cha sekta ya inchi 3.5, na kumwacha Rodime nyuma, ambaye alikabiliwa na hatima ya "patent troll" na kuondoka kabisa kutoka kwa sekta ya uzalishaji wa gari.

Mnamo 1980, mhandisi wa Toshiba, Profesa Fujio Masuoka, alisajili hataza ya aina mpya ya kumbukumbu iitwayo NOR Flash memory. Maendeleo yalichukua miaka 4.

NOR kumbukumbu ni matrix ya 2D ya kawaida ya kondakta, ambayo seli moja imewekwa kwenye makutano ya safu na nguzo (inayofanana na kumbukumbu kwenye cores magnetic).

Mnamo 1984, Profesa Masuoka alizungumza juu ya uvumbuzi wake katika Mkutano wa Kimataifa wa Wasanidi Programu wa Elektroniki, ambapo Intel ilitambua haraka ahadi ya maendeleo haya. Toshiba, ambapo Profesa Masuoka alifanya kazi, hakuzingatia kumbukumbu ya Flash kuwa kitu chochote maalum, na kwa hivyo alikubali ombi la Intel la kutengeneza prototypes kadhaa za masomo.

Nia ya Intel katika maendeleo ya Fujio ilimfanya Toshiba kutenga wahandisi watano ili kumsaidia profesa huyo kutatua tatizo la kufanya uvumbuzi huo kuwa wa kibiashara. Intel, kwa upande wake, ilitupa wafanyikazi mia tatu kuunda toleo lake la kumbukumbu ya Flash.

Wakati Intel na Toshiba walikuwa wakiendeleza maendeleo katika uwanja wa uhifadhi wa Flash, matukio mawili muhimu yalitokea mnamo 1986. Kwanza, SCSI, seti ya mikataba ya kuwasiliana kati ya kompyuta na vifaa vya pembeni, imesawazishwa rasmi. Pili, kiolesura cha AT Attachment (ATA), kinachojulikana chini ya jina la chapa Integrated Drive Electronics (IDE), kilitengenezwa, shukrani ambayo kidhibiti cha kiendeshi kilihamishwa ndani ya kiendeshi.

Kwa miaka mitatu, Fujio Mausoka alifanya kazi ili kuboresha teknolojia ya kumbukumbu ya Flash na kufikia 1987 akatengeneza kumbukumbu ya NAND.

Kumbukumbu ya NAND ni kumbukumbu sawa ya NOR, iliyopangwa katika safu ya pande tatu. Tofauti kuu ilikuwa kwamba algorithm ya kupata kila seli ikawa ngumu zaidi, eneo la seli likawa ndogo, na uwezo wa jumla uliongezeka kwa kiasi kikubwa.

Mwaka mmoja baadaye, Intel ilitengeneza kumbukumbu yake ya NOR Flash, na Digipro ilifanya gari juu yake inayoitwa Flashdisk. Toleo la kwanza la Flashdisk katika usanidi wake wa juu lilikuwa na 16 MiB ya data na gharama ya chini ya $500

Mwishoni mwa miaka ya 80 na mapema 90, watengenezaji wa gari ngumu walishindana kufanya anatoa ndogo. Mnamo 1989, PrairieTek ilitoa kiendeshi cha PrairieTek 220 20 MiB katika kipengee cha inchi 2.5. Miaka miwili baadaye, Integral Peripherals huunda diski ya Integral Peripherals 1820 "Mustang" yenye kiasi sawa, lakini tayari inchi 1.8. Mwaka mmoja baadaye, Hewlett-Packard alipunguza saizi ya diski hadi inchi 1.3.

Seagate iliendelea kuwa mwaminifu kwa anatoa katika kipengele cha fomu ya inchi 3.5 na ilitegemea kuongeza kasi ya mzunguko, ikitoa mfano wake maarufu wa Barracuda mwaka wa 1992, gari la kwanza ngumu na kasi ya spindle ya 7200 rpm. Lakini Seagate haikuishia hapo. Mnamo 1996, anatoa kutoka kwa mstari wa Seagate Cheetah zilifikia kasi ya mzunguko wa 10000 rpm, na miaka minne baadaye urekebishaji wa X15 ulizunguka hadi 15000 rpm.

Mnamo 2000, kiolesura cha ATA kilijulikana kama PATA. Sababu ya hii ilikuwa kuibuka kwa kiolesura cha Serial ATA (SATA) na waya zenye kompakt zaidi, usaidizi wa kubadilishana moto na kuongezeka kwa kasi ya uhamishaji data. Seagate iliongoza hapa pia, ikitoa diski kuu ya kwanza na kiolesura kama hicho mnamo 2002.

Kumbukumbu ya Flash hapo awali ilikuwa ghali sana kutengeneza, lakini gharama zilishuka sana mwanzoni mwa miaka ya 2000. Transcend ilichukua fursa hii, ikitoa anatoa za SSD zenye uwezo wa kuanzia 2003 hadi 16 MiB mnamo 512. Miaka mitatu baadaye, Samsung na SanDisk walijiunga na uzalishaji wa wingi. Katika mwaka huo huo, IBM iliuza mgawanyiko wake wa diski kwa Hitachi.

Hifadhi za Hali Imara zilikuwa zikishika kasi na kulikuwa na tatizo dhahiri: kiolesura cha SATA kilikuwa cha polepole kuliko SSD zenyewe. Ili kutatua tatizo hili, Kikundi cha Kazi cha NVM Express kilianza kutengeneza NVMe - maelezo ya itifaki za ufikiaji wa SSD moja kwa moja juu ya basi ya PCIe, ikipita "mpatanishi" katika mfumo wa kidhibiti cha SATA. Hii ingeruhusu ufikiaji wa data kwa kasi ya basi ya PCIe. Miaka miwili baadaye, toleo la kwanza la vipimo lilikuwa tayari, na mwaka mmoja baadaye gari la kwanza la NVMe lilionekana.

Tofauti kati ya SSD za kisasa na HDD

Katika ngazi ya kimwili, tofauti kati ya SSD na HDD inaonekana kwa urahisi: SSD haina vipengele vya mitambo, na habari huhifadhiwa kwenye seli za kumbukumbu. Kutokuwepo kwa vipengele vya kusonga husababisha upatikanaji wa haraka wa data katika sehemu yoyote ya kumbukumbu, hata hivyo, kuna kikomo cha idadi ya mizunguko ya kuandika upya. Kutokana na idadi ndogo ya mizunguko ya kuandika upya kwa kila seli ya kumbukumbu, kuna haja ya utaratibu wa kusawazisha - kusawazisha uchakavu wa seli kwa kuhamisha data kati ya seli. Kazi hii inafanywa na mtawala wa diski.

Ili kutekeleza kusawazisha, kidhibiti cha SSD kinahitaji kujua ni seli zipi zimekaliwa na zipi ni za bure. Mdhibiti anaweza kufuatilia rekodi ya data kwenye seli yenyewe, ambayo haiwezi kusema kuhusu kufuta. Kama unavyojua, mifumo ya uendeshaji (OS) haifuti data kutoka kwa diski wakati mtumiaji anafuta faili, lakini weka alama kwenye maeneo ya kumbukumbu kama ya bure. Suluhisho hili linaondoa hitaji la kungojea operesheni ya diski wakati wa kutumia HDD, lakini haifai kabisa kwa uendeshaji wa SSD. Kidhibiti cha kiendeshi cha SSD hufanya kazi na ka, si mifumo ya faili, na kwa hiyo inahitaji ujumbe tofauti wakati faili imefutwa.

Hivi ndivyo amri ya TRIM (Kiingereza - trim) ilionekana, ambayo OS inajulisha mtawala wa disk ya SSD ili kufungua eneo fulani la kumbukumbu. Amri ya TRIM inafuta kabisa data kutoka kwa diski. Sio mifumo yote ya uendeshaji inajua kutuma amri hii kwa viendeshi vya hali dhabiti, na vidhibiti vya RAID vya maunzi katika hali ya mkusanyiko wa diski huwa havitumei TRIM kwa diski.

Kuendelea ...

Katika sehemu zifuatazo tutazungumzia kuhusu vipengele vya fomu, interfaces za uunganisho na shirika la ndani la anatoa imara-hali.

Katika maabara yetu Maabara ya Selectel Unaweza kujitegemea kupima anatoa za kisasa za HDD na SSD na kuteka hitimisho lako mwenyewe.

Watumiaji waliojiandikisha pekee ndio wanaweza kushiriki katika utafiti. Weka sahihitafadhali.

Unafikiri SSD itaweza kuondoa HDD?

• 71.2%Ndiyo, SSD ni za baadaye396

• 7.5%Hapana, enzi ya magneto-optical HDD42 iko mbele

• 21.2%Toleo la mseto HDD + SSD118 litashinda

Watumiaji 556 walipiga kura. Watumiaji 72 walijizuia.

Chanzo: mapenzi.com