Dysk SSD bez tajemnic

Przeczytaj także: Jak wybrać dysk SSD do gier?

SSD to skrót od Solid State Drive. W Polsce przyjęło się określenie dysk półprzewodnikowy ze względu na brak elementów mechanicznych i oparcie konstrukcji na pamięciach NAND flash. Dla porównania, klasyczne dyski HDD (Hard Disk Drive) wykorzystują do przechowywania danych wirujące talerze magnetyczne.

SSD vs HDD

Współczesne dyski HDD są naszpikowane elektroniką, wciąż jednak kryją w sobie silnik napędzający talerze oraz serwomotory sterujące głowicami. W przypadku SSD zastąpienie wrażliwych na wstrząsy talerzy przez pamięci flash sprawia, że są lżejsze i odporniejsze. W obudowie typowego napędu SSD znajdziemy płytkę drukowaną (PCB), do której przylutowane są wszystkie podzespoły.

Swoją budową SSD na pierwszy rzut oka może kojarzyć się z popularnymi nośnikami USB flash (pendrive). Oczywiście to uproszczenie, ponieważ dyski półprzewodnikowe to konstrukcje bardzo zaawansowane. Stosowane w nich pamięci NAND flash cechują się wysoką wydajnością i długą żywotnością. Ich pracą steruje kontroler pełniący rolę mózgu. Wreszcie SSD komunikuje się z płytą główną poprzez wydajny interfejs.

Pamięci NAND flash

Są sercem dysku SSD i służą do przechowywania danych. Opracowane zostały na początku lat 80-tych, ale historia ich rynkowego sukcesu zamyka się w ostatniej dekadzie. Wcześniej pamięci były zbyt drogie i oferowały za małą pojemność, by stać się popularnym nośnikiem danych.

W SSD pamięci pogrupowane są w moduły (kości) i umieszczone na płytce PCB. Miniaturyzacja układów doprowadziła do tego, że dziś typowy dysk oferuje pojemność od 120 GB do 1 TB. W perspektywie kilku lat możemy się spodziewać napędów SSD dorównujących pojemnościom dyskom HDD. Obecnie, ze względu na cenę, najpopularniejsze są napędy 120-128 GB oraz 240-256 GB.

Na rynku rządzi technologia MLC (Multi Level Cell). Pamięci oparte na tym rozwiązaniu mają najlepszy stosunek wydajności do żywotności oraz przystępną cenę. W pojedynczej komórce pamięci MLC można zapisać 2 bity danych.

Na rynku można znaleźć również profesjonalne dyski z pamięciami SLC (Single Level Cell), gdzie pojedyncza komórka jest nośnikiem dla 1 bita danych. Cechuje je bardzo wysoka niezawodność, ale też wysoka cena. Stosunkowo nowym rozwiązaniem są pamięci TLC (Triple Level Cell) – o wysokiej gęstości zapisu danych, 3 bity w komórce. Są tanie, ale ich żywotność jest kilkukrotnie krótsza od cyklu życia pamięci MLC.

Kontroler

Układ sterujący pracą dysku to klucz do jego wydajności. Realizuje on wszystkie zadania związane z zapisem, odczytem i kolejkowaniem danych. Niezawodność kontrolera jest w przypadku napędów SSD niezwykle istotna. Kontroler decyduje choćby o tym, do których komórek pamięci zapisywane są dane. Pozwala to na przedłużenie żywotności dysku, a więc gwarantuje jego bezawaryjną pracę przez wiele lat.

Jedną z firm znanych z produkcji wysokiej jakości kontrolerów jest Marvell. Wykorzystuje je dość szeroko Plextor. W segmencie budżetowym znajdziemy również rozwiązania takich marek jak Silicon Motion czy Phison. Niektórzy producenci dysków SSD, choćby Intel, stosują również własne kontrolery.

Z pracą kontrolera bardzo ściśle związana jest kwestia pamięci podręcznej (cache) – dodatkowego modułu DRAM, umieszczonego na płytce PCB. Pełni ona rolę zasobnika, swoistej kieszeni, która ułatwia kontrolerowi kolejkowanie zadań. W powszechnej opinii, im cache jest większy, tym lepiej. Nie jest to regułą. Więcej pamięci podręcznej znajdziemy zwykle w dyskach o większej pojemności, które oferują wyższą prędkość zapisu danych. Z drugiej strony, napędy SSD oparte na popularnych kontrolerach SandForce nie mają w ogóle pamięci podręcznej.