Ang pag-aaral sa kasaysayan ng mga disk ay ang simula ng paglalakbay sa pag-unawa sa mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga solid-state drive. Ang unang bahagi ng aming serye ng mga artikulo, "Introduction to SSDs," ay maglilibot sa kasaysayan at magbibigay-daan sa iyong malinaw na maunawaan ang pagkakaiba sa pagitan ng SSD at ang pinakamalapit na katunggali nito, ang HDD.
Sa kabila ng kasaganaan ng iba't ibang mga aparato para sa pag-iimbak ng impormasyon, ang katanyagan ng mga HDD at SSD sa ating panahon ay hindi maikakaila. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang uri ng mga drive na ito ay halata sa karaniwang tao: Ang SSD ay mas mahal at mas mabilis, habang ang HDD ay mas mura at mas maluwang.
Dapat bigyan ng espesyal na pansin ang yunit ng pagsukat para sa kapasidad ng imbakan: ayon sa kasaysayan, ang mga prefix ng decimal tulad ng kilo at mega ay nauunawaan sa konteksto ng teknolohiya ng impormasyon bilang ikasampu at ikadalawampung kapangyarihan ng dalawa. Upang maalis ang kalituhan, ipinakilala ang binary prefix na kibi-, mebi- at ββiba pa. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga set-top box na ito ay nagiging kapansin-pansin habang tumataas ang volume: kapag bumibili ng 240 gigabyte disk, maaari kang mag-imbak ng 223.5 gigabytes ng impormasyon dito.
Paglulubog sa kasaysayan
Ang pag-unlad ng unang hard drive ay nagsimula noong 1952 ng IBM. Noong Setyembre 14, 1956, ang pangwakas na resulta ng pag-unlad ay inihayag - ang IBM 350 Model 1. Ang drive ay naglalaman ng 3.75 mebibytes ng data na may napakahinang dimensyon: 172 sentimetro ang taas, 152 sentimetro ang haba at 74 na sentimetro ang lapad. Sa loob ay may 50 manipis na disk na pinahiran ng purong bakal na may diameter na 610 mm (24 pulgada). Ang average na oras upang maghanap ng data sa disk ay tumagal ng ~600 ms.
Sa paglipas ng panahon, patuloy na pinagbuti ng IBM ang teknolohiya. Ipinakilala noong 1961 na may kapasidad na 18.75 megabytes na may mga read head sa bawat platter. SA ang mga naaalis na disk cartridge ay lumitaw, at mula noong 1970, isang error detection at correction system ang ipinakilala sa IBM 3330. Pagkalipas ng tatlong taon ay nagpakita siya kilala bilang "Winchester".
Winchester (mula sa English Winchester rifle) - ang pangkalahatang pangalan para sa mga riple at shotgun na ginawa ng Winchester Repeating Arms Company sa USA noong ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo. Ito ang isa sa mga unang paulit-ulit na shotgun na naging napakapopular sa mga mamimili. Utang nila ang kanilang pangalan sa tagapagtatag ng kumpanya, si Oliver Fisher Winchester.
Ang IBM 3340 ay binubuo ng dalawang spindle na 30 MiB bawat isa, kaya naman tinawag ng mga inhinyero ang disc na ito na "30-30". Ang pangalan ay nakapagpapaalaala sa Winchester Model 1894 rifle na naka-chamber sa .30-30 Winchester, nanguna kay Kenneth Haughton, na nanguna sa pagbuo ng IBM 3340, upang sabihing "Kung ito ay isang 30-30, ito ay dapat na isang Winchester." isang 30 -30, kung gayon ito ay dapat na isang Winchester."). Simula noon, hindi lamang mga riple, kundi pati na rin ang mga hard drive ay tinawag na "hard drive."
Pagkalipas ng tatlong taon, ang IBM 3350 "Madrid" ay inilabas na may 14-pulgadang mga platter at isang oras ng pag-access na 25 ms.
Ang unang SSD drive ay nilikha ng Dataram noong 1976. Ang Dataram BulkCore drive ay binubuo ng isang chassis na may walong RAM memory stick na may kapasidad na 256 KiB bawat isa. Kung ikukumpara sa unang hard drive, ang BulkCore ay maliit: 50,8 cm ang haba, 48,26 cm ang lapad at 40 cm ang taas. Kasabay nito, ang oras ng pag-access ng data sa modelong ito ay 750 ns lamang, na 30000 beses na mas mabilis kaysa sa pinakamodernong HDD drive noong panahong iyon.
Noong 1978, itinatag ang Shugart Technology, na pagkaraan ng isang taon ay binago ang pangalan nito sa Seagate Technology upang maiwasan ang mga salungatan sa Shugart Associates. Pagkatapos ng dalawang taon ng trabaho, inilabas ng Seagate ang ST-506 - ang unang hard drive para sa mga personal na computer sa 5.25-inch form factor at may kapasidad na 5 MiB.
Bilang karagdagan sa paglitaw ng Shugart Technology, ang 1978 ay naalala para sa paglabas ng unang Enterprise SSD mula sa StorageTek. Ang StorageTek STC 4305 ay mayroong 45 MiB ng data. Ang SSD na ito ay binuo bilang isang kapalit para sa IBM 2305, may mga katulad na sukat at nagkakahalaga ng hindi kapani-paniwalang $400.
Noong 1982, pumasok ang SSD sa merkado ng personal na computer. Ang kumpanya ng Axlon ay gumagawa ng isang SSD disk sa mga RAM chip na tinatawag na RAMDISK 320 na partikular para sa Apple II. Dahil ang drive ay nilikha batay sa pabagu-bago ng memorya, isang baterya ang ibinigay sa kit upang mapanatili ang kaligtasan ng impormasyon. Ang kapasidad ng baterya ay sapat para sa 3 oras ng autonomous na operasyon kung sakaling mawalan ng kuryente.
Makalipas ang isang taon, ilalabas ni Rodime ang unang RO352 10 MiB hard drive sa 3.5-inch form factor na pamilyar sa mga modernong user. Sa kabila ng katotohanan na ito ang unang komersyal na drive sa form factor na ito, mahalagang walang ginawa si Rodime na makabago.
Ang unang produkto sa form factor na ito ay itinuturing na isang floppy drive na ipinakilala ng Tandon at Shugart Associates. Bukod dito, sumang-ayon ang Seagate at MiniScribe na gamitin ang 3.5-pulgadang pamantayan ng industriya, na iniwan si Rodime, na nahaharap sa kapalaran ng isang "patent troll" at isang kumpletong paglabas mula sa industriya ng produksyon ng drive.
Noong 1980, ang inhinyero ng Toshiba, Propesor Fujio Masuoka, ay nagrehistro ng isang patent para sa isang bagong uri ng memorya na tinatawag na NOR Flash memory. Ang pag-unlad ay tumagal ng 4 na taon.
Ang NOR memory ay isang klasikong 2D matrix ng mga conductor, kung saan naka-install ang isang cell sa intersection ng mga row at column (katulad ng memory sa mga magnetic core).
Noong 1984, nagsalita si Propesor Masuoka tungkol sa kanyang imbensyon sa International Electronics Developers Meeting, kung saan mabilis na nakilala ng Intel ang pangako ng pag-unlad na ito. Ang Toshiba, kung saan nagtrabaho si Propesor Masuoka, ay hindi itinuturing na anumang espesyal ang memorya ng Flash, at samakatuwid ay sumunod sa kahilingan ng Intel na gumawa ng ilang mga prototype para sa pag-aaral.
Ang interes ng Intel sa pag-unlad ni Fujio ay nag-udyok sa Toshiba na maglaan ng limang inhinyero upang tulungan ang propesor na malutas ang problema sa pagkomersyal ng imbensyon. Ang Intel, sa turn, ay nagtapon ng tatlong daang empleyado sa paglikha ng sarili nitong bersyon ng Flash memory.
Habang ang Intel at Toshiba ay bumubuo ng mga pagpapaunlad sa larangan ng Flash storage, dalawang mahahalagang kaganapan ang naganap noong 1986. Una, ang SCSI, isang hanay ng mga kumbensyon para sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga computer at peripheral na aparato, ay opisyal na na-standardize. Pangalawa, ang interface ng AT Attachment (ATA), na kilala sa ilalim ng brand name na Integrated Drive Electronics (IDE), ay binuo, salamat sa kung saan ang drive controller ay inilipat sa loob ng drive.
Sa loob ng tatlong taon, nagtrabaho si Fujio Mausoka upang mapabuti ang teknolohiya ng Flash memory at noong 1987 ay binuo ang memorya ng NAND.
Ang memorya ng NAND ay ang parehong NOR memory, na nakaayos sa isang three-dimensional na array. Ang pangunahing pagkakaiba ay ang algorithm para sa pag-access sa bawat cell ay naging mas kumplikado, ang lugar ng cell ay naging mas maliit, at ang kabuuang kapasidad ay tumaas nang malaki.
Pagkalipas ng isang taon, binuo ng Intel ang sarili nitong memorya ng NOR Flash, at gumawa ang Digipro ng drive dito na tinatawag na Flashdisk. Ang unang bersyon ng Flashdisk sa maximum na configuration nito ay naglalaman ng 16 MiB ng data at nagkakahalaga ng mas mababa sa $500
Noong huling bahagi ng dekada 80 at unang bahagi ng dekada 90, ang mga tagagawa ng hard drive ay nakipagkumpitensya upang gawing mas maliit ang mga drive. Noong 1989, inilabas ng PrairieTek ang PrairieTek 220 20 MiB drive sa isang 2.5-inch form factor. Pagkalipas ng dalawang taon, nilikha ng Integral Peripherals ang Integral Peripherals 1820 "Mustang" na disc na may parehong volume, ngunit mayroon nang 1.8 pulgada. Makalipas ang isang taon, binawasan ng Hewlett-Packard ang laki ng disk sa 1.3 pulgada.
Nanatiling tapat ang Seagate sa mga drive sa 3.5-inch form factor at umasa sa pagtaas ng bilis ng pag-ikot, na inilabas ang sikat na Barracuda na modelo noong 1992, ang unang hard drive na may spindle speed na 7200 rpm. Ngunit ang Seagate ay hindi titigil doon. Noong 1996, ang mga drive mula sa linya ng Seagate Cheetah ay umabot sa bilis ng pag-ikot na 10000 rpm, at pagkaraan ng apat na taon, umikot ang X15 modification hanggang 15000 rpm.
Noong 2000, ang interface ng ATA ay naging kilala bilang PATA. Ang dahilan nito ay ang paglitaw ng Serial ATA (SATA) na interface na may higit pang mga compact wire, hot-swap support at pinataas na bilis ng paglilipat ng data. Nanguna rin dito ang Seagate, na inilabas ang unang hard drive na may ganitong interface noong 2002.
Ang flash memory sa una ay napakamahal upang makagawa, ngunit ang mga gastos ay bumaba nang husto sa unang bahagi ng 2000s. Sinamantala ito ng Transcend, na naglabas ng mga SSD drive na may mga kapasidad na mula 2003 hanggang 16 MiB noong 512. Pagkalipas ng tatlong taon, sumali ang Samsung at SanDisk sa mass production. Sa parehong taon, ibinenta ng IBM ang disk division nito sa Hitachi.
Nagkakaroon ng momentum ang Solid State Drives at nagkaroon ng malinaw na problema: ang interface ng SATA ay mas mabagal kaysa sa mga SSD mismo. Upang malutas ang problemang ito, nagsimula ang NVM Express Workgroup na bumuo ng NVMe - isang detalye para sa mga protocol ng pag-access para sa mga SSD nang direkta sa PCIe bus, na lumalampas sa "tagapamagitan" sa anyo ng isang SATA controller. Papayagan nito ang pag-access ng data sa bilis ng bus ng PCIe. Pagkalipas ng dalawang taon, handa na ang unang bersyon ng detalye, at pagkaraan ng isang taon, lumitaw ang unang NVMe drive.
Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga modernong SSD at HDD
Sa pisikal na antas, ang pagkakaiba sa pagitan ng isang SSD at isang HDD ay madaling mapapansin: ang isang SSD ay walang mga mekanikal na elemento, at ang impormasyon ay naka-imbak sa mga cell ng memorya. Ang kawalan ng mga gumagalaw na elemento ay humahantong sa mabilis na pag-access sa data sa anumang bahagi ng memorya, gayunpaman, may limitasyon sa bilang ng mga cycle ng muling pagsulat. Dahil sa limitadong bilang ng mga cycle ng muling pagsulat para sa bawat memory cell, kailangan ng mekanismo ng pagbabalanse - pag-level out ng cell wear sa pamamagitan ng paglilipat ng data sa pagitan ng mga cell. Ang gawaing ito ay ginagawa ng disk controller.
Upang maisagawa ang pagbabalanse, kailangang malaman ng SSD controller kung aling mga cell ang inookupahan at alin ang libre. Nagagawang subaybayan ng controller ang pag-record ng data sa isang cell mismo, na hindi masasabi tungkol sa pagtanggal. Tulad ng alam mo, ang mga operating system (OS) ay hindi nagbubura ng data mula sa disk kapag ang user ay nagtanggal ng isang file, ngunit markahan ang kaukulang mga lugar ng memorya bilang libre. Ang solusyon na ito ay nag-aalis ng pangangailangan na maghintay para sa isang operasyon ng disk kapag gumagamit ng isang HDD, ngunit ganap na hindi angkop para sa pagpapatakbo ng isang SSD. Gumagana ang controller ng SSD drive sa mga byte, hindi sa mga file system, at samakatuwid ay nangangailangan ng isang hiwalay na mensahe kapag ang isang file ay tinanggal.
Ito ay kung paano lumitaw ang TRIM (English - trim) na utos, kung saan inaabisuhan ng OS ang SSD disk controller na palayain ang isang partikular na lugar ng memorya. Permanenteng binubura ng TRIM command ang data mula sa isang disk. Hindi alam ng lahat ng operating system na ipadala ang command na ito sa mga solid-state drive, at ang mga hardware RAID controllers sa disk array mode ay hindi kailanman nagpapadala ng TRIM sa mga disk.
Upang patuloy ...
Sa mga sumusunod na bahagi ay pag-uusapan natin ang tungkol sa mga form factor, mga interface ng koneksyon at ang panloob na organisasyon ng mga solid-state drive.
Sa aming laboratoryo Maaari mong independiyenteng subukan ang mga modernong HDD at SSD drive at gumawa ng iyong sariling mga konklusyon.
Ang mga rehistradong user lamang ang maaaring lumahok sa survey. , pakiusap
Sa tingin mo ba ay magagawa ng SSD na palitan ang HDD?
-
71.2%Oo, ang mga SSD ay ang hinaharap396
-
7.5%Hindi, ang panahon ng magneto-optical HDD42 ay nasa unahan
-
21.2%Ang hybrid na bersyon na HDD + SSD118 ang mananalo
556 mga gumagamit ang bumoto. 72 user ang umiwas.
Pinagmulan: www.habr.com