Как работают твердотельные накопители?

В наши дни, покупаете ли вы новый компьютер или модернизируете старый компьютер, вы захотите купить твердотельный накопитель (SSD) вместо традиционного жесткого диска (HDD). Действительно, переход с жесткого диска на твердотельный накопитель — одно из лучших улучшений производительности ПК, которые вы можете сделать.

Но как? И почему? Что делает SSD такой прорывной технологией?

Из этой статьи вы узнаете, что такое твердотельные накопители, как на самом деле работают и работают твердотельные накопители, почему они так полезны, а также об одном из основных недостатков твердотельных накопителей, о котором вам следует знать. Если вместо этого вам нужен совет по покупке, мы рекомендуем прочитать нашу статью о том, что следует учитывать перед покупкой SSD.

Общие сведения о компьютерах и памяти

Чтобы понять, как работают твердотельные накопители и почему они такие полезно, мы должны сначала понять, как работает компьютерная память. Архитектура памяти компьютера разбита на три аспекта:

  1. кеш
  2. память
  3. диск с данными

Каждый из этих аспектов выполняет важную функцию, определяющую как они действуют.

Кэш — это самая внутренняя единица памяти. Во время работы ваш компьютер использует кеш как своего рода площадку для вычислений данных и процедур. Электрические пути к кэш-памяти самые короткие, что делает доступ к данным почти мгновенным. Однако кэш очень мал, поэтому его данные постоянно перезаписываются.

Память — это золотая середина. Вы можете знать ее как RAM (оперативная память). Здесь ваш компьютер хранит данные, относящиеся к активно запущенным программам и процессам. Доступ к ОЗУ медленнее, чем доступ к кешу, но лишь незначительно.

Диск с данными — это место, где все остальное хранится для постоянного использования. Это место, где все ваши программы, файлы конфигурации, документы, музыкальные файлы, файлы фильмов и все остальное остальное сохраняется. Когда вы хотите получить доступ к файлу или запустить программу, компьютеру необходимо загрузить ее с диска данных в оперативную память.

Важно знать, что между тремя. В то время как кэш и оперативная память работают со скоростью нано секунд, традиционный жесткий диск работает со скоростью милли секунд.

По сути, диск с данными является узким местом: независимо от того, насколько быстро все остальное, компьютер может загружать и сохранять данные только с той скоростью, с какой диск данных может их обработать.

Здесь на помощь приходят твердотельные накопители. В то время как традиционные жесткие диски на порядки медленнее, чем кэш и оперативная память, твердотельные накопители намного медленнее Быстрее. Это может значительно сократить время, необходимое для загрузки различных программ и процессов, и заставит ваш компьютер работать намного быстрее.

Как работают твердотельные накопители?

SSD служат той же цели, что и жесткие диски: они хранят данные и файлы для долгосрочного использования. Разница в том, что твердотельные накопители используют тип памяти, называемый «флэш-памятью», которая похожа на оперативную память, но в отличие от ОЗУ, которая очищает свои данные при выключении компьютера, данные на твердотельном накопителе сохраняются, даже когда он теряет питание.

Если вы разобрали типичный жесткий диск, вы бы увидели стопку магнитных пластин с иглой для чтения — что-то вроде проигрывателя виниловых пластинок. Прежде чем игла сможет читать или записывать данные, пластины должны повернуться в нужное место.

С другой стороны, твердотельные накопители используют сетку электрических ячеек для быстрой отправки и получения данных. Эти сетки разделены на разделы, называемые «страницами», и на этих страницах хранятся данные. Страницы сгруппированы в «блоки».

SSD называют «твердотельными», потому что у них нет движущихся частей.

Почему это необходимо знать? Потому что твердотельные накопители могут записывать только пустые страницы в блоке. На жестких дисках данные могут быть записаны в любое место на пластине в любое время, а это означает, что данные могут быть легко перезаписаны. SSD не могут напрямую перезаписывать данные на отдельных страницах. Они могут записывать данные только на пустые страницы в блоке.

Итак, как же твердотельные накопители обрабатывают удаление данных? Когда достаточное количество страниц в блоке помечено как неиспользуемое, SSD фиксирует данные всего блока в памяти, стирает весь блок, затем повторно фиксирует данные из памяти обратно в блок, оставляя неиспользуемые страницы пустыми. Обратите внимание, что стирание блока не обязательно означает, что данные полностью удалены. (Как безопасно удалить данные на SSD!)

Это означает, что SSD становятся медленнее время.

Когда у вас есть новый SSD, он полностью загружен блоками, заполненными пустыми страницами. Когда вы записываете новые данные на SSD, он может немедленно записать на эти пустые страницы с невероятной скоростью.. Однако по мере того, как записывается все больше и больше данных, пустые страницы заканчиваются, и у вас остаются случайные неиспользуемые страницы, разбросанные по блокам.

Поскольку SSD не может напрямую перезаписывать отдельную страницу, каждый раз, когда вы хотите записать новые данные с этого момента, SSD должен:

  1. Найдите блок с достаточным количеством страниц, помеченных как «неиспользуемые».
  2. Запишите, какие страницы в этом блоке все еще необходимы
  3. Сбросить каждую страницу в этом блоке на пустую
  4. Перепишите необходимые страницы в недавно сброшенный блок
  5. Заполните оставшиеся страницы новыми данными

Итак, по сути, после того, как вы пройдете все пустые страницы после покупки нового твердотельного накопителя, вашему диску придется пройти через этот процесс всякий раз, когда он захочет записать новые данные. Так работает большая часть флэш-памяти.

Тем не менее, он по-прежнему намного быстрее , чем традиционный жесткий диск, и Прирост скорости абсолютно оправдывает покупку SSD вместо HDD.

Недостатки твердотельных накопителей

Теперь, когда мы знаем, как работает твердотельный накопитель, мы также можем понять один из его самых больших недостатков: флеш-память может выдержать только конечное количество операций записи, прежде чем она умрет.

Существует множество научных исследований, которые объясняют, почему это происходит, но достаточно сказать, что при использовании твердотельного накопителя электрические заряды в каждой из его ячеек данных необходимо периодически сбрасывать. К сожалению, электрическое сопротивление каждой ячейки немного увеличивается с каждым сбросом, что увеличивает напряжение, необходимое для записи в эту ячейку. В конце концов, необходимое напряжение становится настолько высоким, что запись в конкретную ячейку становится невозможной.

Таким образом, ячейки данных SSD имеют конечное количество операций записи. Однако это не значит, что SSD не прослужит долго! Ознакомьтесь с нашей статьей о среднем сроке службы жестких дисков, твердотельных накопителей и флеш-накопителей, если вы хотите узнать больше. Надеюсь, теперь вы лучше понимаете, как работают твердотельные накопители.

.

Оцените статью
oilgasindustry.ru
Добавить комментарий