Disklerin geçmişini incelemek, katı hal sürücülerin çalışma ilkelerini anlama yolculuğunun başlangıcıdır. Yazı serimizin ilk bölümü olan “SSD'lere Giriş”, bir tarih turu yaparak SSD ile en yakın rakibi HDD arasındaki farkı net bir şekilde anlamanızı sağlayacak.
Bilgi depolamak için çeşitli cihazların bolluğuna rağmen, günümüzde HDD'lerin ve SSD'lerin popülaritesi yadsınamaz. Bu iki sürücü türü arasındaki fark ortalama bir kişi için açıktır: SSD daha pahalı ve daha hızlıdır, HDD ise daha ucuz ve daha geniştir.
Depolama kapasitesi ölçü birimine özel dikkat gösterilmelidir: Tarihsel olarak kilo ve mega gibi ondalık önekler bilgi teknolojisi bağlamında ikinin onuncu ve yirminci kuvvetleri olarak anlaşılmaktadır. Karışıklığı ortadan kaldırmak için kibi-, mebi- ve diğerleri ikili önekleri tanıtıldı. Bu set üstü kutular arasındaki fark, hacim arttıkça fark edilir hale gelir: 240 gigabaytlık bir disk satın aldığınızda, üzerinde 223.5 gigabayt bilgi depolayabilirsiniz.
Tarihe dalın
İlk sabit diskin geliştirilmesine 1952 yılında IBM tarafından başlandı. 14 Eylül 1956'da geliştirmenin nihai sonucu açıklandı - IBM 350 Model 1. Sürücü, çok mütevazı boyutlara sahip 3.75 mebibayt veri içeriyordu: 172 santimetre yükseklik, 152 santimetre uzunluk ve 74 santimetre genişlik. İçinde 50 mm (610 inç) çapında saf demirle kaplanmış 24 ince disk vardı. Diskteki verileri aramak için ortalama süre ~600 ms sürdü.
Zaman geçtikçe IBM teknolojiyi istikrarlı bir şekilde geliştirdi. 1961'de tanıtıldı Her tablada okuma kafaları bulunan 18.75 megabayt kapasiteli. İÇİNDE çıkarılabilir disk kartuşları ortaya çıktı ve 1970'den beri IBM 3330'a bir hata tespit ve düzeltme sistemi tanıtıldı. Üç yıl sonra ortaya çıktı "Winchester" olarak bilinir.
Winchester (İngiliz Winchester tüfeğinden) - 19. yüzyılın ikinci yarısında ABD'de Winchester Repeating Arms Company tarafından üretilen tüfek ve av tüfeklerinin genel adı. Bunlar, alıcılar arasında son derece popüler hale gelen ilk tekrarlanan av tüfeklerinden biriydi. İsimlerini şirketin kurucusu Oliver Fisher Winchester'a borçlulardı.
IBM 3340, her biri 30 MiB'lik iki iş milinden oluşuyordu; bu nedenle mühendisler bu diske “30-30” adını verdiler. İsim, .1894-30 Winchester'a yerleştirilmiş Winchester Model 30 tüfeğini anımsatıyordu ve IBM 3340'ın geliştirilmesine öncülük eden Kenneth Haughton'un "30-30 ise Winchester olmalı" demesine yol açtı. -30, o zaman bir Winchester olmalı."). O zamandan beri sadece tüfeklere değil, sabit disklere de "sabit diskler" adı verildi.
Üç yıl daha sonra, 3350 inçlik plakalara ve 14 ms erişim süresine sahip IBM 25 "Madrid" piyasaya sürüldü.
İlk SSD sürücüsü 1976 yılında Dataram tarafından yaratıldı. Dataram BulkCore sürücüsü, her biri 256 KiB kapasiteli sekiz RAM bellek çubuğuna sahip bir kasadan oluşuyordu. İlk sabit diskle karşılaştırıldığında BulkCore çok küçüktü: 50,8 cm uzunluğunda, 48,26 cm genişliğinde ve 40 cm yüksekliğinde. Aynı zamanda bu modeldeki veri erişim süresi yalnızca 750 ns idi; bu, o zamanın en modern HDD sürücüsünden 30000 kat daha hızlıydı.
1978 yılında Shugart Technology kuruldu ve bir yıl sonra Shugart Associates ile anlaşmazlıkları önlemek için adı Seagate Technology olarak değiştirildi. İki yıllık çalışmanın ardından Seagate, kişisel bilgisayarlar için 506 inç form faktöründe ve 5.25 MiB kapasiteli ilk sabit disk olan ST-5'yı piyasaya sürdü.
Shugart Technology'nin ortaya çıkışına ek olarak 1978 yılı, StorageTek'in ilk Kurumsal SSD'sinin piyasaya sürülmesiyle hatırlandı. StorageTek STC 4305, 45 MiB veri tutuyordu. Bu SSD, IBM 2305'in yerine geçmek üzere geliştirildi, benzer boyutlara sahipti ve 400 $ gibi inanılmaz bir maliyete sahipti.
1982 yılında SSD kişisel bilgisayar pazarına girdi. Axlon şirketi, özellikle Apple II için RAMDISK 320 adı verilen RAM yongaları üzerinde bir SSD disk geliştiriyor. Sürücü, geçici bellek temelinde oluşturulduğundan, bilgilerin güvenliğini sağlamak için kitte bir pil sağlandı. Pil kapasitesi, elektrik kesintisi durumunda 3 saatlik otonom çalışma için yeterliydi.
Bir yıl sonra Rodime, modern kullanıcıların aşina olduğu 352 inç form faktöründeki ilk RO10 3.5 MiB sabit sürücüyü piyasaya sürecek. Bunun, bu form faktöründeki ilk ticari girişim olmasına rağmen, Rodime aslında hiçbir yenilikçi şey yapmadı.
Bu form faktöründeki ilk ürünün Tandon ve Shugart Associates tarafından tanıtılan bir disket sürücüsü olduğu düşünülmektedir. Üstelik Seagate ve MiniScribe, bir "patent trolü" kaderiyle karşı karşıya kalan ve disk üretim endüstrisinden tamamen çıkışla karşı karşıya kalan Rodime'yi geride bırakarak 3.5 inç endüstri standardını benimsemeyi kabul etti.
1980 yılında Toshiba mühendisi Profesör Fujio Masuoka, NOR Flash bellek adı verilen yeni bir bellek türünün patentini kaydetti. Geliştirme 4 yıl sürdü.
NOR belleği klasik bir 2 boyutlu iletken matrisidirSatırların ve sütunların kesişim noktasına bir hücrenin yerleştirildiği (manyetik çekirdeklerdeki belleğe benzer).
1984 yılında Profesör Masuoka, Uluslararası Elektronik Geliştiricileri Toplantısı'nda icadı hakkında konuştu; burada Intel, bu gelişmenin vaatlerini hızla fark etti. Profesör Masuoka'nın çalıştığı Toshiba, Flash belleğin özel bir şey olduğunu düşünmedi ve bu nedenle Intel'in çalışma için birkaç prototip yapma talebine uydu.
Intel'in Fujio'nun geliştirilmesine olan ilgisi, Toshiba'yı profesörün buluşun ticarileştirilmesi sorununu çözmesine yardımcı olmak için beş mühendis görevlendirmeye yöneltti. Intel de üç yüz çalışanını kendi Flash bellek sürümünü oluşturmaya yönlendirdi.
Intel ve Toshiba, Flash depolama alanında gelişmeler geliştirirken 1986 yılında iki önemli olay yaşandı. İlk olarak, bilgisayarlar ve çevresel aygıtlar arasındaki iletişim için bir dizi sözleşme olan SCSI resmi olarak standartlaştırıldı. İkinci olarak, entegre sürücü elektroniği (IDE) markası altında bilinen AT eklentisi (ATA) arayüzü geliştirildi, bu sayede sürücü denetleyicisi sürücü içinde hareket ettirildi.
Fujio Mausoka üç yıl boyunca Flash bellek teknolojisini geliştirmek için çalıştı ve 1987'de NAND belleği geliştirdi.
NAND belleği, üç boyutlu bir dizi halinde düzenlenmiş aynı NOR belleğidir. Temel fark, her hücreye erişim algoritmasının daha karmaşık hale gelmesi, hücre alanının küçülmesi ve toplam kapasitenin önemli ölçüde artmasıydı.
Bir yıl sonra Intel kendi NOR Flash belleğini geliştirdi ve Digipro bunun üzerine Flashdisk adında bir sürücü yaptı. Flashdisk'in maksimum yapılandırmasındaki ilk sürümü 16 MiB veri içeriyordu ve maliyeti 500 dolardan azdı
80'li yılların sonu ve 90'lı yılların başında sabit disk üreticileri, diskleri daha küçük hale getirmek için rekabet halindeydi. 1989 yılında PrairieTek, 220 inç form faktöründe PrairieTek 20 2.5 MiB sürücüsünü piyasaya sürdü. İki yıl sonra Integral Peripherals, aynı hacme sahip ancak zaten 1820 inç olan Integral Peripherals 1.8 "Mustang" diskini yarattı. Bir yıl sonra Hewlett-Packard disk boyutunu 1.3 inç'e düşürdü.
Seagate, 3.5 inç form faktöründeki disklere sadık kaldı ve dönüş hızlarını artırmaya güvenerek, 1992 rpm iş mili hızına sahip ilk sabit disk olan ünlü Barracuda modelini 7200'de piyasaya sürdü. Ancak Seagate burada durmayacaktı. 1996 yılında Seagate Cheetah serisinden gelen sürücüler 10000 rpm dönüş hızına ulaştı ve dört yıl sonra X15 modifikasyonu 15000 rpm'ye çıktı.
2000 yılında ATA arayüzü PATA olarak bilinmeye başlandı. Bunun nedeni, daha kompakt kablolara, çalışırken değiştirilebilir desteğe ve artan veri aktarım hızına sahip Seri ATA (SATA) arayüzünün ortaya çıkmasıydı. Seagate, 2002 yılında böyle bir arayüze sahip ilk sabit diski piyasaya sürerek bu konuda da liderliği ele geçirdi.
Flash belleğin üretimi başlangıçta çok pahalıydı, ancak 2000'li yılların başında maliyetler keskin bir şekilde düştü. Transcend bundan yararlandı ve 2003 yılında kapasiteleri 16 ile 512 MiB arasında değişen SSD sürücüleri piyasaya sürdü. Üç yıl sonra Samsung ve SanDisk seri üretime katıldı. Aynı yıl IBM, disk bölümünü Hitachi'ye sattı.
Katı Hal Sürücüleri ivme kazanıyordu ve bariz bir sorun vardı: SATA arayüzü, SSD'lerin kendisinden daha yavaştı. Bu sorunu çözmek için NVM Express Çalışma Grubu, SATA denetleyicisi biçimindeki "aracıyı" atlayarak, doğrudan PCIe veri yolu üzerinden SSD'ler için erişim protokollerine yönelik bir spesifikasyon olan NVMe'yi geliştirmeye başladı. Bu, PCIe veri yolu hızlarında veri erişimine izin verecektir. İki yıl sonra spesifikasyonun ilk versiyonu hazırdı ve bir yıl sonra da ilk NVMe sürücüsü ortaya çıktı.
Modern SSD'ler ve HDD'ler arasındaki farklar
Fiziksel düzeyde, SSD ile HDD arasındaki fark kolayca fark edilir: SSD'nin mekanik unsurları yoktur ve bilgiler bellek hücrelerinde depolanır. Hareketli öğelerin bulunmaması, belleğin herhangi bir bölümündeki verilere hızlı erişime yol açar, ancak yeniden yazma döngülerinin sayısında bir sınır vardır. Her bellek hücresi için sınırlı sayıda yeniden yazma döngüsü nedeniyle, hücreler arasında veri aktarımı yaparak hücre aşınmasını dengeleyen bir dengeleme mekanizmasına ihtiyaç vardır. Bu iş disk denetleyicisi tarafından gerçekleştirilir.
Dengelemeyi gerçekleştirmek için SSD denetleyicisinin hangi hücrelerin dolu, hangilerinin boş olduğunu bilmesi gerekir. Denetleyici, verilerin hücreye kaydedilmesini izleyebilir, bu da silme hakkında söylenemez. Bildiğiniz gibi işletim sistemleri (OS), kullanıcı bir dosyayı sildiğinde verileri diskten silmez, ancak ilgili hafıza alanlarını boş olarak işaretler. Bu çözüm, HDD kullanırken diskin çalışmasını bekleme ihtiyacını ortadan kaldırır ancak SSD'yi çalıştırmak için tamamen uygun değildir. SSD sürücü denetleyicisi dosya sistemleriyle değil baytlarla çalışır ve bu nedenle bir dosya silindiğinde ayrı bir mesaj gerektirir.
İşletim sisteminin SSD disk denetleyicisine belirli bir bellek alanını boşaltmasını bildirdiği TRIM (İngilizce - trim) komutu bu şekilde ortaya çıktı. TRIM komutu diskteki verileri kalıcı olarak siler. Tüm işletim sistemleri bu komutu katı hal sürücülerine göndermeyi bilmez ve disk dizisi modundaki donanım RAID denetleyicileri hiçbir zaman disklere TRIM göndermez.
Devam edecek ...
Sonraki bölümlerde katı hal sürücülerin form faktörleri, bağlantı arayüzleri ve iç organizasyonu hakkında konuşacağız.
Laboratuvarımızda Modern HDD ve SSD sürücülerini bağımsız olarak test edebilir ve kendi sonuçlarınızı çıkarabilirsiniz.
Ankete sadece kayıtlı kullanıcılar katılabilir. Lütfen.
SSD'nin HDD'nin yerini alabileceğini düşünüyor musunuz?
-
%71.2Evet, SSD'ler gelecek 396
-
%7.5Hayır, manyeto-optik HDD42 çağı yaklaşıyor
-
%21.2Hibrit versiyon HDD + SSD118 kazanacak
556 kullanıcı oy kullandı. 72 kullanıcı çekimser kaldı.
Kaynak: habr.com