Comment fonctionnent les SSD?
Le bon vieux disque dur nous a bien servi pendant des décennies. Il est toujours utilisé aujourd'hui avec de nombreuses améliorations en termes de durabilité, de vitesse et de taille. Malheureusement, il ne peut toujours pas suivre la demande croissante de la vitesse plus rapide de cette génération rapide. De plus, malgré les améliorations, elle est toujours sujette à la défaillance en raison de son disque de rotation mécanique. Pour cette raison, de nombreuses alternatives au lecteur de spinning ont été développées; L'un d'eux est le disque à l'état solide, ou simplement SSD.
Qu'est-ce que SSD?
SSD est un périphérique de stockage basé sur la mémoire qui utilise des assemblages de circuits intégrés, au lieu d'une tête de lecture / écriture en mouvement, pour l'accès et la rétention des données. La plupart des SSD utilisent des souvenirs flash, certaines variétés utilisent DRAM et certains utilisent une combinaison des deux. Les SSD n'ont pas de pièces mécaniques et sont donc plus résistants aux chocs, produisent beaucoup moins de bruit et plus durable que les disques durs traditionnels. Vous pouvez imaginer SSDS comme la version plus grande et plus rapide des disques USB.
Les SSD existent depuis les années 1950, mais leur prix exorbitant, leur durée de vie courte et leur capacité limitée en ont fait un choix peu pratique pour les systèmes informatiques. Leur temps d'accès plus rapide et leur latence inférieure que les disques durs n'étaient cependant pas négligés par les fabricants. Après de nombreuses innovations et des baisses de prix importantes, les SSD ont acquis une reconnaissance massive à la fin des années 2000 et ont progressivement dépassé les disques durs en tant que dispositif secondaire de l'ordinateur. Bien que nous entendions principalement des SSD utilisés dans les ordinateurs et les ordinateurs portables, les SSD sont également utilisés dans d'autres appareils électroniques pour le stockage de données, tels que les téléphones mobiles, les cartes SD, les lecteurs flash et les tablettes.
Comment fonctionnent les SSD?
Les SSD sont des dispositifs semi-conducteurs contenant un tableau de souvenirs Flash NAND qui sont composés de transistors. L'unité la plus élémentaire d'un SSD est la cellule. Les cellules sont organisées en grille, et la grille est composée de lignes individuelles et de colonnes de cellules appelées page. La disposition entière de la grille contenant les pages est appelée un bloc. Tout à fait à l'opposé de la convention, lorsqu'il y a des données dans une cellule, elle est lue comme 0 et est lue comme 1 lorsqu'il est vide. Les données sont écrites et lues dans les cellules faisant l'accès aux données dans les SSD presque instantanément, par opposition au mécanisme de rotation du disque dur.
Contrôleur SSD
Il y a un composant dans SSDS qui est le plus critique en dehors des souvenirs flash. Le contrôleur SSD est un processeur intégré responsable de la gestion des opérations des données au sein des SSD et organise les données dans les blocs cellulaires, en prenant soin de processus tels que le nivellement de l'usure, la collecte des ordures et les garnitures dans les SSD. Il sert également de pont entre les interfaces d'entrée / sortie du SSD et les souvenirs flash. Une grande partie des performances d'un SSD dépend de l'efficacité du contrôleur, la raison pour laquelle les fabricants gardent les techniques et l'architecture du contrôleur qu'ils utilisent sous les wraps pour maintenir leur avantage sur d'autres concurrents.
Techniques SSD
Comme mentionné précédemment, les SSD organisent des données dans les cellules, les pages et les blocs. Bien que l'écriture de données dans les cellules vides soit assez simple, l'écrasement des données dans les cellules nécessite plus de travail. Pendant que les données sont lues et écrites en pages, elles ne peuvent être effacées que dans des blocs. De nouvelles données ne peuvent être notées que lorsque les données existantes sont effacées pour la première fois lorsque la cellule est occupée. Lorsque des cellules spécifiques d'un bloc doivent être mises à jour, l'ensemble du bloc doit d'abord être copié dans un bloc vide avant de supprimer. Les données et les données mises à jour peuvent ensuite être réécrites dans les cellules après que l'ensemble du bloc a été effacé.
Le processus d'écriture dans SSD est appelé cycles de programme / effacement (cycles PE). Le cycle P / E des cellules flash est limité, et lorsque la limite est atteinte, le SSD devient peu fiable et instable. Dans certains cas, le SSD produira des erreurs, mais elle deviendra inutilisable dans les pires cas. L'évolution fréquente des cellules finira par raccourcir la durée de vie du SSD. Pour atténuer ce problème, certaines techniques sont utilisées pour garantir que les cellules flash sont utilisées uniformément tout au long du processus d'écriture / effacement.
Collecte des ordures
La collecte des ordures supprime essentiellement les fichiers marqués par le système d'exploitation comme supprimé ou modifié. Le contrôleur trie les pages qui sont encore utiles et les déplacent vers un nouveau bloc, laissant derrière eux qui peuvent déjà être supprimés, puis supprime tout le bloc de données inutiles afin que les données puissent être rédigées dessus à nouveau.
Usure d'usure
Une autre technique SSD appliquée pour distribuer des données aux cellules flash uniformément est le niveau d'usure. Disons que nous avons des blocs A et B. Block A contient des fichiers constamment modifiés ou mis à jour, ce qui entraîne des cycles P / E fréquents dans le bloc A. Le bloc B, en revanche, contient des données qui n'ont pas besoin d'édition ou de mise à jour fréquemment, comme des films ou des images. Cela laisse le bloc B avec plus de cycles P / E laissés que le bloc A et finira par faire s'user le bloc A plus rapidement que le bloc B. Le nivellement de l'usure consiste à vérifier le nombre d'effacement des blocs pour voir quels blocs sont moins utilisés et libéreront ces blocs pour une utilisation future. Dans les blocs A et B dans notre exemple, le nivellement de l'usure déplacera les données du bloc B au bloc A, à condition qu'il y ait suffisamment d'espace car le bloc B est rarement écrasé. Ce faisant, le bloc B sera utilisé lors de la prochaine opération de sauvegarde. Le nivellement de l'usure allonge la durée de vie du SSD en utilisant également tous les blocs.
GARNITURE
À présent, vous pouvez déjà dire que le SSD passe par un processus fastidieux et inefficace de copier temporairement un bloc de données dans un autre bloc pour effacer les pages de cellules, puis réécrire les données utilisables dans le bloc. Ce cycle d'écriture / effacement constant provoque les performances lents des SSD à long terme. Une commande du système d'exploitation aide à réduire le nombre de cycles P / E et à allonger la vie du SSD.
La commande TRIM indique au SSD quelles données sont marquées comme périmées et peuvent être supprimées. Trim fonctionne avec la collecte des ordures pour trier les bonnes données à partir de données périmées. Un grand avantage de la garniture est qu'il peut fonctionner au niveau de la page au lieu d'un niveau de bloc, ce qui signifie que les données peuvent être supprimées en pages au lieu de supprimer tout le bloc.
La garniture est applicable aux SSD qui utilisent l'interface ATA, bien que d'autres interfaces aient également des commandes similaires, mais avec un nom différent. La garniture aide à améliorer l'efficacité et la longévité d'un SSD, mais malgré ses avantages, tous les SSD ne prennent pas en charge les garnitures, car tous les systèmes d'exploitation ne sont pas construits avec la commande de garniture. Sans garniture, le SSD ne saura pas qu'un domaine spécifique contient des données qui ne sont plus nécessaires tant que les données doivent être rédigées dans ce domaine. Le SSD doit d'abord effacer les données inutilisables et passer par le cycle d'effacement, ce qui ralentit tout le processus.
Conclusion
Les SSD ont actuellement des facteurs de forme différents en fonction de l'interface qu'ils utilisent. Parce qu'ils sont généralement plus petits que les disques durs, ils offrent aux fabricants une flexibilité dans la conception des ordinateurs. Les SSD sont également plus rapides, plus stables, durables et plus éconergétiques que les disques durs traditionnels, ce qui en fait le choix préféré des milieux de stockage secondaires des fabricants et des consommateurs.