Cum să recuperați singur datele de pe o unitate SSD! Tipuri de hard disk. Scrambling VS Encryption

Din ce în ce mai mulți utilizatori cumpără unități SSD pentru instalare pe un computer. Sunt folosite în paralel cu sau în locul HDD-ului. Cel mai adesea, sistemul de operare este instalat pe unitatea SSD, iar fișierele sunt stocate pe HDD. Cu această poziție puteți experimenta o creștere multiplă a vitezei și performanței computerului dvs.

Unitățile cu stare solidă au multe avantaje față de hard disk-urile. Prin urmare, trebuie să știți cum să alegeți unitatea SSD potrivită pentru computerul dvs.

Ce reprezintă?

Un hard disk (HDD) este acel dispozitiv din computerul tău care stochează toate datele (programe, filme, imagini, muzică... sistemul de operare Windows însuși, Mac OS, Linux etc.) și arată așa...

Informațiile de pe hard disk sunt scrise (și citite) prin inversarea celulelor de pe plăci magnetice care se rotesc cu o viteză sălbatică. Deasupra plăcilor (și între ele) se poartă, ca un cărucior înspăimântat, special, cu cap de citire.

Deoarece HDD-ul este în rotație constantă, funcționează cu un anumit zgomot (zgomot, trosnet), acest lucru se observă mai ales la copierea fișierelor mari și la pornirea programelor și a sistemului, când hard disk-ul este sub sarcină maximă. În plus, acesta este un dispozitiv foarte „subțire” și se teme chiar și de o simplă balansare în timpul funcționării, ca să nu mai vorbim de căderea la podea, de exemplu (capetele de citire se vor întâlni cu discuri care se rotesc, ceea ce va duce la pierderea informațiilor stocate pe disc).

Acum luați în considerare o unitate cu stare solidă (SSD). Acesta este același dispozitiv de stocare a informațiilor, dar bazat nu pe discuri magnetice rotative, ci pe cipuri de memorie, așa cum am menționat mai sus. Dispozitivul este similar cu o unitate flash mare.

Nimic nu se rotește, se mișcă și bâzâie - unitatea SSD este absolut silențioasă! În plus - doar o viteză nebună de scriere și citire a datelor!

Avantaje și dezavantaje

Avantaje:

• viteză mare de citire și scriere a datelor și performanță;
• generare redusă de căldură și consum de energie electrică;
• fără zgomot din cauza absenței pieselor în mișcare;
• dimensiuni mici;
• rezistență ridicată la deteriorări mecanice (supraîncărcări de până la 1500g), câmpuri magnetice, temperaturi extreme;
• stabilitatea timpului de citire a datelor, indiferent de fragmentarea memoriei.

Dezavantaje:

• număr limitat de cicluri de rescriere (1.000 - 100.000 de ori);
• preț mare;
• expunerea la daune electrice;
• riscul pierderii complete a informațiilor fără posibilitatea recuperării acesteia.

Și acum mai detaliat:

Beneficiile unei unități SSD

1. Viteza de lucru

Acesta este cel mai important avantaj al unităților SSD! După înlocuirea vechiului hard disk cu o unitate flash, computerul capătă accelerații multiple datorită vitezei mari de transfer de date.

Înainte de apariția unităților SSD, hard disk-ul era cel mai lent dispozitiv dintr-un computer. Acesta, cu tehnologia sa veche din secolul trecut, a încetinit incredibil de entuziasmul pentru un procesor rapid și RAM agilă.

2. Nivel de zgomot=0 dB

În mod logic - nu există piese în mișcare. În plus, aceste unități nu se încălzesc în timpul funcționării lor, astfel încât răcitoarele de răcire pornesc mai rar și lucrează mai puțin intens (creând zgomot).

3. Rezistenta la socuri si vibratii

Acest lucru este confirmat de numeroase videoclipuri cu teste ale acestor dispozitive - SSD-ul conectat și funcțional a fost scuturat, a căzut pe podea, a bătut în el ... și a continuat să funcționeze în liniște! Dacă achiziționați o unitate SSD pentru dvs., și nu pentru testare, vă sfătuim să nu repetați aceste experimente, ci să vă limitați la vizionarea videoclipurilor pe Youtube.

4. Greutate redusă

Nu este un factor remarcabil, desigur, dar totuși - hard disk-urile sunt mai grele decât concurenții lor moderni.

5. Consum redus de energie

Voi renunța la numere - durata de viață a bateriei vechiului meu laptop a crescut cu mai mult de o oră.

Dezavantajele unei unități SSD

1. Cost ridicat

Acesta este, în același timp, cel mai descurajator pentru utilizatori, dar este și foarte temporar - prețurile pentru astfel de unități scad constant și rapid.

2. Număr limitat de cicluri de suprascriere

Un SSD tipic, mediu, bazat pe memorie flash cu tehnologie MLC, este capabil de aproximativ 10.000 de cicluri de citire/scriere de informații. Dar tipul mai scump de memorie SLC poate trăi deja de 10 ori mai mult (100.000 de cicluri de rescriere).

În ambele cazuri, unitatea flash poate funcționa cu ușurință timp de cel puțin 3 ani! Acesta este doar ciclul mediu de viață al unui computer de acasă, după care are loc o actualizare a configurației, înlocuirea componentelor cu altele mai moderne.

Progresul nu stă pe loc și mormolocii de la companiile producătoare au venit deja cu noi tehnologii care măresc semnificativ durata de viață a unităților SSD. De exemplu, RAM SSD sau tehnologia FRAM, unde resursa, deși limitată, este practic de neatins în viața reală (până la 40 de ani în modul de citire/scriere continuă).

3. Imposibilitatea recuperării informațiilor șterse

Niciun utilitar special nu poate recupera informațiile șterse de pe o unitate SSD. Astfel de programe pur și simplu nu există.

Dacă, cu o creștere mare a puterii într-un hard disk obișnuit, doar controlerul se arde în 80% din cazuri, atunci în unitățile SSD acest controler este situat pe placă în sine, împreună cu cipurile de memorie, iar întreaga unitate se arde - salut la albumul foto de familie.

Acest pericol este practic redus la zero la laptopuri și la utilizarea unei surse de alimentare neîntreruptibile.

Principalele caracteristici

Dacă cumpărați un SSD pentru a-l instala pe un computer, acordați atenție principalelor caracteristici ale acestuia.

Volum

Când cumpărați o unitate SSD, în primul rând, acordați atenție volumului și scopului utilizării. Dacă îl cumpărați numai pentru instalarea sistemului de operare, alegeți un dispozitiv cu cel puțin 60 GB de memorie.

Jucătorii de astăzi preferă să instaleze jocuri pe unități SSD pentru a crește performanța. Dacă ești unul dintre ei, atunci ai nevoie de o variantă de 120 GB.

Dacă achiziționați un SSD în loc de un hard disk, luați în considerare câte informații sunt stocate pe computer. Dar, în acest caz, capacitatea discului SSD nu ar trebui să fie mai mică de 250 GB.

Important! Costul unei unități SSD depinde direct de volum. Prin urmare, dacă bugetul dvs. este limitat, utilizați un SSD pentru a instala sistemul de operare și un HDD pentru stocarea datelor.

Factor de formă

Cele mai multe modele moderne de unități SSD sunt vândute într-un format de 2,5 inchi și sunt încorporate într-o cutie de protecție. Din acest motiv, arată ca hard disk-uri clasice de aceeași dimensiune.

Bine de stiut! Pentru a instala o unitate SSD de 2,5 inchi într-un suport standard de 3,5 inci în interiorul carcasei PC-ului, se folosesc adaptoare speciale. Unele modele de carcasă au mufe cu factor de formă de 2,5 inchi.

Există pe piață SSD-uri de 1,8 inci și mai mici, care sunt utilizate în dispozitive compacte.

Interfață de conectare

Unitățile cu stare solidă au mai multe opțiuni pentru interfețele de conectare:

• SATA II;
• SATA III;
• PCIe;
• mSATA;
• PCIe+M.2.

Cea mai comună opțiune este conectarea utilizând un conector SATA. Încă există modele SATA II pe piață. Ele nu mai sunt relevante, dar chiar dacă achiziționați un astfel de dispozitiv, datorită compatibilității inverse a interfeței SATA, acesta va funcționa cu o placă de bază care acceptă SATA III.

Când utilizați un SSD PCIe, poate fi necesar să instalați drivere, dar viteza de transfer de date va fi mai mare decât în ​​cazul unei conexiuni SATA. Dar nu există întotdeauna drivere pentru Mac OS, Linux și altele asemenea - ar trebui să acordați atenție acestui lucru atunci când alegeți.

Modelele mSATA sunt folosite pe dispozitive compacte, dar funcționează pe același principiu ca și interfața SATA standard.

Modelele M.2 sau NGFF (Next Generation Form Factor) sunt o continuare a dezvoltării liniei mSATA. Au dimensiuni mai mici și posibilități mai mari de aspect pentru producătorii de echipamente digitale.

Viteza de citire/scriere

Cu cât această valoare este mai mare, cu atât computerul este mai productiv. Indicatori de viteza medie:

• citire 450-550 Mb/s;
• inregistrare 350-550 Mb/s.

Producătorii pot indica nu viteza reală, ci viteza maximă de citire/scriere. Pentru a afla numerele reale, căutați pe Internet recenzii și recenzii ale modelului care vă interesează.

In plus, atentie la timpul de acces. Acesta este timpul necesar discului pentru a găsi informațiile cerute de program sau sistem de operare. Indicatorul standard este de 10-19 ms. Dar, deoarece SSD-urile nu au părți mobile, sunt semnificativ mai rapide decât HDD-urile.

Tipul de memorie și timpul până la eșec

Există mai multe tipuri de celule de memorie utilizate în unitățile SSD:

• MLC (Multi Level Cell);
• SLC (Single Level Cell);
• TLC (celulă cu trei niveluri);
• 3D V-NAND.

MLC este cel mai comun tip, care vă permite să stocați doi biți de informații într-o singură celulă. Are o resursă relativ mică de cicluri de rescriere (3.000 - 5.000), dar un cost mai mic, datorită căruia acest tip de celulă este folosit pentru producția în masă a unităților SSD.

Tipul SLC stochează doar un bit de date per celulă. Aceste microcircuite se caracterizează printr-o durată de viață lungă (până la 100.000 de cicluri de scriere), o rată mare de transfer de date și un timp de acces minim. Dar, datorită costului ridicat și a cantității mici de stocare a datelor, acestea sunt utilizate pentru soluții de server și industriale.

Tipul TLC stochează trei biți de date. Principalul avantaj este costul scăzut de producție. Printre dezavantaje: numărul de cicluri de rescriere este de 1.000 - 5.000 de repetări, iar viteza de citire/scriere este semnificativ mai mică decât primele două tipuri de microcircuite.

Sănătos! Recent, producătorii au reușit să mărească durata de viață a discurilor TLC până la 3.000 de cicluri de rescriere.

Modelele 3D V-NAND folosesc memorie flash cu 32 de straturi în loc de cipuri MLC sau TLC standard. Microcipul are o structură tridimensională, datorită căreia cantitatea de date înregistrate pe unitatea de suprafață este mult mai mare. Acest lucru crește fiabilitatea stocării informațiilor de 2-10 ori.

IOPS

Un factor important este IOPS (numărul de operațiuni de intrare/ieșire pe secundă), cu cât acest indicator este mai mare, cu atât unitatea va funcționa mai repede cu o cantitate mare de fișiere.

cip de memorie

Cipurile de memorie sunt împărțite în două tipuri principale MLC și SLC. Costul cipurilor SLC este mult mai mare, iar durata de viață este în medie de 10 ori mai mare decât cea a cipurilor de memorie MLC, dar cu o funcționare corectă, durata de viață a unităților bazate pe cipuri de memorie MLC este de cel puțin 3 ani.

Controlor

Aceasta este cea mai importantă parte a unităților SSD. Controlerul gestionează funcționarea întregii unități, distribuie datele, monitorizează uzura celulelor de memorie și distribuie uniform sarcina. Recomand să acordați preferință controlerelor testate în timp și bine dovedite de la SandForce, Intel, Indilinx, Marvell.

Capacitate memorie SSD

Cel mai practic va fi să folosiți un SSD doar pentru a găzdui sistemul de operare și este mai bine să stocați toate datele (filme, muzică etc.) pe un al doilea hard disk. Cu această opțiune, este suficient să cumpărați un disc cu o dimensiune de ~ 60 GB. Astfel, puteți economisi mult și puteți obține aceeași accelerație a computerului dvs. (în plus, durata de viață a unității va crește).

Din nou, voi da soluția mea ca exemplu - containere speciale pentru hard disk-uri sunt vândute în rețea (foarte ieftin), care sunt introduse într-un laptop în 2 minute în loc de o unitate CD optică (pe care am folosit-o de câteva ori în patru ani). Iată o soluție excelentă pentru tine - vechiul disc în locul unității și noul SSD în locul hard diskului obișnuit. Nu putea fi mai bine.

Și, în sfârșit, câteva fapte interesante:

De ce un hard disk este adesea numit hard disk? La începutul anilor 1960, IBM a lansat unul dintre primele hard disk-uri, iar numărul acestei dezvoltări a fost 30 - 30, ceea ce a coincis cu denumirea armei populare Winchester (Winchester), așa că un astfel de nume argou a prins rădăcini în toate. hard disk-uri.

De ce exact greu disc? Elementele principale ale acestor dispozitive sunt mai multe plăci rotunde din aluminiu sau sticloase necristaline. Spre deosebire de dischete (dischete), acestea nu pot fi îndoite, așa că l-au numit hard disk.

Funcția TRIM

Cea mai importantă caracteristică suplimentară pentru o unitate SSD este TRIM (colectare de gunoi). Este după cum urmează.

Informațiile de pe SSD sunt scrise mai întâi în celulele libere. Dacă discul scrie date pe o celulă care a fost folosită anterior, o șterge mai întâi (spre deosebire de HDD, unde datele sunt scrise peste informațiile existente). Dacă modelul nu acceptă TRIM, șterge celula chiar înainte de a scrie informații noi, ceea ce încetinește această operațiune.

Dacă SSD-ul acceptă TRIM, primește o comandă de la sistemul de operare pentru a șterge datele din celulă și le șterge nu înainte de suprascriere, ci în timpul „inactiv” a discului. Acest lucru se face în fundal. Aceasta menține viteza de scriere la nivelul specificat de producător.

Important! Caracteristica TRIM trebuie să fie acceptată de sistemul de operare.

zonă ascunsă

Această zonă nu este accesibilă utilizatorului și este folosită pentru a înlocui celulele eșuate. În unitățile SSD de înaltă calitate, este de până la 30% din volumul dispozitivului. Dar unii producători, pentru a reduce costul unei unități SSD, îl reduc cu până la 10%, crescând astfel cantitatea de stocare disponibilă utilizatorului.

Partea inversă a acestui truc este că zona ascunsă este utilizată de funcția TRIM. Dacă volumul său este mic, nu va fi suficient pentru transferul de date în fundal, motiv pentru care la un nivel de „încărcare” SSD de 80-90%, viteza de scriere va scădea brusc.

Lățimea de bandă a magistralei

Deci, atunci când alegeți o unitate flash, viteza de citire și scriere a datelor este, de asemenea, de o importanță capitală. Cu cât această viteză este mai mare, cu atât mai bine. Dar ar trebui să vă amintiți și despre lățimea de bandă a magistralei computerului dvs. sau, mai degrabă, placa de bază.

Dacă laptopul sau computerul dvs. desktop este foarte vechi, nu are rost să cumpărați o unitate SSD scumpă și rapidă. Pur și simplu nu va putea lucra nici măcar la jumătate din capacitate.

Pentru a fi mai clar, voi anunța lățimea de bandă a diferitelor autobuze (interfață de transfer de date):

IDE (PATA) - 1000 Mbps. Aceasta este o interfață foarte veche pentru conectarea dispozitivelor la placa de bază. Pentru a conecta o unitate SSD la o astfel de magistrală, aveți nevoie de un adaptor special. Semnificația utilizării discurilor descrise în acest caz este zero absolut.

SATA - 1500 Mbit/s. Mai distractiv, dar nu prea mult.

SATA2 - 3000 Mbit/s. Cea mai comună anvelopă în acest moment. Cu un astfel de autobuz, de exemplu, unitatea mea funcționează la jumătate din capacitate. El are nevoie...

SATA3 - 6000 Mbit/s. Aceasta este o chestiune complet diferită! Aici se va arăta unitatea SSD în toată gloria.

Deci, înainte de a cumpăra, aflați ce fel de autobuz aveți pe placa de bază, precum și pe care unitatea în sine o acceptă și luați o decizie cu privire la oportunitatea de a cumpăra.

Iată, de exemplu, cum mi-am ales (și ce m-a ghidat) HyperX 3K 120 GB. Viteza de citire este de 555 MB/s, iar viteza de scriere a datelor este de 510 MB/s. Această unitate din laptopul meu funcționează acum la exact jumătate din capacitățile sale (SATA2), dar exact de două ori mai rapid decât un hard disk obișnuit.

De-a lungul timpului, va migra la computerul de gaming pentru copii, unde există SATA3, și își va demonstra acolo toată puterea și toată viteza de lucru fără factori limitativi (interfețe învechite, lente de transfer de date).

Concluzionăm: dacă aveți o magistrală SATA2 în computer și nu intenționați să utilizați discul într-un alt computer (mai puternic și mai modern) - cumpărați un disc cu o lățime de bandă de cel mult 300 MB/s, care va fi semnificativ mai ieftin și în același timp de două ori mai rapid decât hard disk-ul actual.

Există multe avantaje pe care le au SSD-urile față de hard disk-urile mecanice tradiționale (HDD). Lista principală include viteza de citire și scriere a informațiilor, rezistența la deteriorări mecanice și consumul redus de energie. Principalele dezavantaje includ prețul ridicat și un timp scurt până la eșec.

Un SSD este format dintr-o unitate de control și o unitate de memorie (un cip FLASH și un cip DRAM). Unitatea SSD poate fi utilizată pe scară largă ca hard disk portabil, micro hard disk, card de memorie, U-disk etc.

Deoarece unitatea SSD are un număr limitat de cicluri de scriere, există riscul pierderii datelor. Pe baza acestui lucru, vrem să vă spunem cum să recuperați singur datele de pe o unitate SSD.

În primul rând, să ne uităm la principalele motive pentru pierderea datelor de la un SSD:

• deteriorarea componentelor electrice și fizice;
• purta;
• coruperea fișierelor cauzată de probleme de software sau de o funcționare defectuoasă a sistemului de operare;
• atacuri de virus.

Șanse de a recupera datele de pe SSD

Procesul de ștergere a fișierelor de pe un SSD este fundamental diferit de procesul de ștergere a fișierelor de pe un hard disk convențional.

Dacă fișierul este șters de pe un hard disk obișnuit, atunci acesta este doar un index pe care îl ștergeți. Adică, datele reale rămân acolo până când acest spațiu este suprascris de fișiere noi. Într-un SSD, conținutul va fi șters imediat prin comanda TRIM.

Ce este TRIM, atunci? Când scrieți date noi pe un hard disk mecanic, Windows va permite discurilor să șteargă mai întâi datele anterioare. Apoi noile date vor fi plasate la locul potrivit. Când efectuați pur și simplu operația de ștergere, Windows va marca spațiul corespunzător ca disponibil pentru scriere, dar nu va șterge conținutul fișierului propriu-zis.

Cu toate acestea, atunci când Windows recunoaște un SSD și confirmă că TRIM este acceptat, acesta va șterge imediat fișierul în loc să creeze o etichetă specială.

Din fericire, recuperarea datelor SSD este posibilă în următoarele condiții:

• Este posibil să restaurați fișierele dacă conectați SSD-ul la computer ca hard disk extern printr-un port USB;
• Datele sunt restaurate când se utilizează un SSD într-o matrice RAID, deoarece TRIM nu este acceptat în această matrice de discuri;
• Suportul TRIM a fost introdus începând cu Windows Vista. prin urmare, pentru Windows Vista și versiunile anterioare comanda TRIM nu este acceptată și înseamnă că recuperarea datelor este posibilă;
• dacă sistemul de fișiere se blochează, discul nu este citit sau nu este disponibil deloc, fișierele dvs. șterse pot fi restaurate, deoarece echipa TRIM nu a fost aplicată;
• Dacă SSD-ul dvs. este suficient de vechi, este posibil să nu accepte TRIM. Prin urmare, datele șterse pot fi recuperate.

Dacă situația dvs. corespunde uneia dintre aceste condiții, puteți recupera datele pierdute folosind software-ul de recuperare a datelor.

Magic Partition Recovery

Dacă discul tău conține partiții șterse sau sectoare defecte, Magic Partition Recovery poate restaura orice informații de acolo. Acest program restaurează toate tipurile de fișiere de pe toate tipurile de suporturi media. Modul de scanare rapidă afișează o listă de fișiere șterse în câteva secunde, în timp ce modul de analiză profundă găsește fișierele după conținutul lor, fără a se baza pe tabelul de fișiere. Magic Partition Recovery remediază erorile din structura discului sistemului și recuperează sistemele de fișiere puternic deteriorate, șterse și suprascrise.

Magic Uneraser

Produsul recuperează aproape instantaneu toate fișierele și folderele șterse. Deoarece acest program acceptă recuperarea tuturor tipurilor de fișiere, inclusiv documentele MS Office, fotografiile digitale, arhivele MP3 și ZIP, vă va resuscita rapid și fiabil toate datele. Dacă ați șters Coșul de reciclare sau ați șters un document important fără a-l trimite în Coș, ați formatat cardul de memorie sau ați pierdut fișierele de pe un hard disk care nu mai este disponibil, Magic Uneraser vă va ajuta în orice situație. Magic Uneraser acceptă toate tipurile de suporturi media, inclusiv hard disk-uri, unități SSD, unități flash USB și carduri de memorie.

Fiecare utilizator de PC mai devreme sau mai târziu întâmpină probleme atunci când este necesar să corecteze erorile care apar cu sistemul. Și este bine dacă nu au atins datele personale. Mai rău, dacă ai de-a face cu recuperarea SSD-ului. Ce este nevoie pentru asta?

Dispozitiv

Înainte de a vă da seama cum să recuperați datele de pe o unitate SSD, ar trebui să înțelegeți ce este. SSD este o unitate care este instalată într-un sistem informatic. Este adesea comparat cu un hard disk deoarece ambele dispozitive au aceleași sarcini. Dar există o diferență semnificativă.

O unitate SSD este o unitate foarte rapidă care poate gestiona funcționarea de câteva ori mai rapid decât un hard disk. Acest lucru se datorează unei diferențe de design.

Construită în jurul discurilor magnetice și a unui cap de citire, o unitate SSD acționează ca o unitate flash și se bazează pe microcipuri.

În acest moment, SSD-urile doar câștigă popularitate. Ele sunt adesea achiziționate în perechi cu hard disk-uri și le pun un sistem de operare pentru pornire rapidă. Deoarece SSD-ul este prea scump, HDD-ul nu poate fi înlocuit complet de SSD. Deși stațiile server și sistemele de jocuri pot instala mai multe unități SSD.

Probleme cu drive-ul

După cum am menționat deja, SSD-ul este popular datorită vitezei sale mari. Dar, pe lângă aceasta, este considerat și un dispozitiv de încredere. Acest lucru se datorează faptului că designul unității nu are părți în mișcare, astfel încât nu suferă deteriorări minore pe care un hard disk nu le poate suporta.

Dar SSD-ul poate fi cu siguranță atacat de viruși și erori ale utilizatorului. Toate acestea afectează integritatea datelor cu caracter personal. Dacă anumite fișiere sunt șterse, nu va fi ușor să le recuperați. Mai dificil - cu date după formatare. Dar recuperarea SSD-ului este posibilă.

Care sunt sansele?

Trebuie spus imediat că recuperarea datelor de pe o unitate SSD este oarecum diferită de procesul care este necesar în cazul unui hard disk. Din păcate, există situații care nu permit recuperarea documentelor pierdute.

Dar, în majoritatea cazurilor, este posibil să returnați fișierele. Utilizatorul va trebui să aleagă programul corespunzător și să urmeze instrucțiunile.

Echipa specială

Întrebarea dacă va avea loc recuperarea SSD-ului este îngrijorătoare pentru mulți. Cu siguranță nu este ușor să răspunzi, deoarece există câteva nuanțe care pot afecta rezultatul.

O caracteristică distinctivă a unității este prezența unei anumite comenzi pe care o are SSD-ul. TRIM este responsabil pentru a se asigura că toate datele care au fost șterse de pe disc sunt efectiv distruse. O unitate SSD șterge complet fișierele din blocurile de date.

Această comandă funcționează foarte simplu. Când utilizatorul șterge documente, acesta semnalează că fișierele sunt distruse și nu sunt puse deoparte în blocuri speciale.

Dar există un punct: desigur, documentele nu vor fi șterse imediat. Dispozitivul va informa utilizatorul că fișierele au fost șterse, dar blocarea va fi șters puțin mai târziu. Prin urmare, există șansa de a returna rapid datele.

Toți producătorii populari de unități SSD încearcă să creeze dispozitive universale care să difere unele de altele doar prin dimensiunea arhivei. Toate unitățile au aceeași viteză, așa că comanda TRIM va fi executată 100%.

Ce sa fac?

Dacă există o comandă similară, este posibil să recuperați o unitate SSD? De fapt, puțin va ieși din asta. De exemplu, unele unități nu acceptă comanda de ștergere completă a fișierelor, astfel încât orice program se poate ocupa de recuperare. De asemenea, TRIM poate să nu funcționeze pe anumite sisteme de operare. Pot apărea dificultăți cu interfața sau placa de bază. Protocoalele USB și FireWire nu acceptă comanda.

Unități formatate

În acest caz, restaurarea fișierelor de disc SSD este și mai dificilă. După cum știți, există o formatare completă și rapidă a discurilor. Cu această caracteristică, puteți șterge complet datele de pe unitate.

Formatarea completă distruge complet datele, în timp ce formatarea rapidă funcționează cu tabelele din secțiunea de informații. Prin urmare, orice program popular de recuperare s-ar ocupa de cel de-al doilea tip de ștergere. Dar mai târziu, tehnologia unității SSD s-a schimbat. Acum va fi dificil să faci față unui format rapid, ca să nu mai vorbim de unul complet.

Această stare de lucruri este din nou legată de comanda TRIM. Când utilizatorul selectează formatarea, începe automat o ștergere completă a datelor. Și practic nu există nicio întârziere între activarea TRIM și distrugerea documentelor de pe disc.

Defecțiunea unității

Pentru ce este recuperarea SSD? Hard disk-ul poate fi corupt de sistem sau deteriorat. Poate că dispozitivul nu mai poate fi citit și sistemul de operare nu îl poate detecta. În acest caz, returnarea datelor cu caracter personal va fi foarte simplă. Este suficient să alegeți software-ul potrivit și să restaurați fișierele.

Acest lucru se datorează faptului că unitatea nu poate activa TRIM. Datorită faptului că comanda nu rulează, fișierele din blocuri nu vor fi șterse. În consecință, acestea vor fi ușor de restaurat.

Instrucțiuni de recuperare

Mai întâi trebuie să găsești un program bun. Restaurarea unei unități SSD nu este o sarcină ușoară. Ca și în cazul unei unități flash, utilizatorul va trebui să încerce mai multe programe deodată. Prin urmare, trebuie să instalați mai întâi câteva opțiuni de utilitate.

După aceea, va trebui să conectați SSD-ul. Mulți utilizatori recomandă utilizarea USB mai degrabă decât SATA pentru aceasta. Acest lucru se datorează faptului că portul „nativ” poate activa comanda TRIM și, în consecință, fișierele vor fi șterse definitiv.

Dacă conectați unitatea prin USB, ștergerea nu va fi activată, ceea ce înseamnă că documentele vor rămâne intacte.

După conectarea dispozitivului, puteți rula programul. Oricare ar fi utilitatea, toate au o interfață similară. Tot ce trebuie să faceți este să selectați unitatea pe care doriți să o recuperați. După aceea, utilizatorul trebuie să execute diagnostice și apoi procesul de recuperare în sine.

rezultate

Când programul colectează toate informațiile, va apărea un tabel în care vor fi indicate toate datele pierdute. Unele programe folosesc anumite marcaje. Dacă fișierul poate fi restaurat și salvat pe un computer, va apărea o bifă verde vizavi. Dacă este deteriorat, iar recuperarea lui este îndoielnică, va apărea o bifă galbenă vizavi. Culoarea roșie indică faptul că fișierele au fost grav „distruse” și că există doar rămășițele lor. În consecință, astfel de date nu pot fi „reîncarnate”.

Programe

Există un număr mare de programe pentru recuperarea datelor de pe o unitate SSD. De exemplu, puteți utiliza Magic Partition Recovery. Utilitarul poate face față partițiilor șterse și sectoarelor defecte.

Programul funcționează cu multe formate de fișiere. Ea poate scana unitatea într-un timp scurt și apoi să întocmească un raport. Există, de asemenea, o analiză profundă a SSD-ului. În acest caz, utilitarul funcționează cu conținutul fișierelor fără a utiliza tabelul de fișiere.

Magic Uneraser este un alt software de recuperare a documentelor. Diferă doar ca interfață față de versiunea anterioară. Funcționează cu toate formatele de fișiere media existente. Scanează rapid unitatea și, de asemenea, colectează un raport despre datele recuperate. Utilitarul este compatibil cu hard disk-uri, unități SSD, carduri de memorie și unități flash.

Reparație

Vorbind despre restaurarea controlerului SSD, merită menționat deteriorarea fizică a dispozitivului. Din anumite motive, unitatea s-a stricat, nu ar trebui să o aruncați imediat. Mulți experți spun că este foarte posibil să o remediați. Aici întrebarea este diferită: utilizatorul are instrumentele și abilitățile necesare?

În acest caz, trebuie să cunoașteți intervalul de citire, tipurile de memorie, erorile standard. Specialiștii inspectează cu atenție dispozitivul, deconectează cipurile, selectează o montură și scanează placa.

Desigur, un utilizator obișnuit nu va putea efectua astfel de operațiuni. Pentru a face acest lucru, trebuie să înțelegeți dispozitivul unității, precum și să aveți programe adecvate pentru verificare și instrumente pentru reparare.

Piața SSD-urilor devine treptat mai diversă. Capacitatea unităților SSD este în creștere și, în același timp, prețul per gigabyte de memorie scade. Cu toate acestea, este încă prematur să spunem că unitățile SSD au devenit populare. Motivul principal pentru aceasta este capacitatea lor scăzută (comparativ cu HDD-urile tradiționale) și costul foarte mare (din nou, în comparație cu HDD-urile tradiționale) pe gigabyte de memorie. Prin urmare, prezența unei unități SSD într-un computer desktop de acasă este mai mult o excepție de la regulă. Mai mult, chiar și în netbook-uri și laptop-uri, unitățile SSD sunt încă extrem de rare. În același timp, este deja evident că viitorul sistemelor de stocare a datelor constă în unitățile SSD, care vor înlocui și mai mult unitățile HDD de pe piață. Când se va întâmpla? Da, de fapt, de îndată ce devin comparabile ca capacitate și cost cu HDD-urile. Apoi, acesta din urmă va dispărea pur și simplu ca o clasă, deoarece SSD-urile au o serie de avantaje incontestabile față de HDD-uri.
În acest articol, vom lua în considerare câteva caracteristici ale funcționării unităților SSD moderne, care uneori provoacă o mulțime de întrebări și nedumerire, vom vorbi despre caracteristicile arhitecturii lor, precum și despre posibilele opțiuni de utilizare a acestor unități în laptopuri, PC-uri. și servere.

Relevanța trecerii la unitățile SSD

Performanța procesoarelor centrale moderne, care determină capacitățile de calcul ale unui PC, depășește semnificativ performanța hard disk-urilor (HDD) tradiționale. Ca urmare, subsistemele de stocare a datelor devin în multe cazuri blocajul care împiedică creșterea performanței computerelor în general. Utilizarea unor soluții costisitoare bazate pe matrice RAID rezolvă doar parțial problema dezechilibrului în performanța procesoarelor și a subsistemelor de stocare bazate pe HDD. Și în viitor, dezechilibrul în performanța procesoarelor și a HDD-urilor nu va face decât să crească și inevitabil vom ajunge la concluzia că performanța unui computer în multe aplicații nu va mai fi determinată de performanța procesorului, ci se va odihni. pe veriga cea mai slabă - subsistemul de stocare a datelor. Deci, din 1996, performanța medie a procesoarelor a crescut de 175 de ori, în timp ce performanța HDD-urilor (adică citirea selectivă a blocurilor de 20 KB) este de numai 1,3 ori.

Astăzi, singura modalitate de a rezolva această problemă este trecerea de la HDD-uri la SSD-uri (Solid State Drives) bazate pe memorie flash. Aceste unități sunt capabile să ofere un nivel de performanță care este pe deplin în concordanță cu performanța procesoarelor multi-core de astăzi.

Cu toate acestea, performanța ridicată nu este singurul avantaj al unităților SSD. De asemenea, sunt complet silențioase, deoarece nu au părți mobile și, mai ales pentru laptopuri, folosesc mult mai puțină energie decât HDD-urile. Astfel, consumul de energie al unui HDD convențional de 2,5 inchi în modul activitate este de aproximativ 2,5-3 W și de aproximativ 0,85-1 W în modul idle (Idle). Dacă HDD-ul nu este activ, atunci după un timp (în funcție de setări) intră în modul de consum redus (Standby sau Sleep) și când iese din acest mod durează aproximativ 1-2 secunde pentru a se învârti. Consumul de energie tipic al unui SSD (non-server) în modul activ este de aproximativ 0,15 W, iar în modul inactiv - 0,06 W. Mai mult, atunci când este configurat corespunzător, trecerea de la modul activ la modul de consum redus are loc automat dacă discul este inactiv timp de 25 ms. Și aceste discuri se pornesc aproape instantaneu, pentru că pur și simplu nu au nimic de rotit. Rețineți că, pentru ca SSD-ul să intre automat în modul de consum redus, trebuie să activați caracteristica Device Initiated Power Management (DIPM) în registru, deoarece caracteristica Host Initiated Power Management (HIPM) este setată implicit, atunci când unitatea însăși nu controlează trecerea la modul de consum redus și sistemul de operare.

Unitățile SSD nu sunt inferioare unităților HDD tradiționale în ceea ce privește caracteristicile precum timpul mediu între defecțiuni (MTFB). Deci, dacă pentru HDD timpul mediu dintre defecțiuni este de aproximativ 300 de mii de ore, atunci pentru unitățile SSD este de peste un milion de ore.

S-ar părea că, dacă avantajele SSD-urilor sunt atât de evidente, de ce nu au fost încă utilizate pe scară largă? Din păcate, unitățile SSD au și dezavantaje serioase. În primul rând, SSD-urile moderne nu sunt comparabile cu HDD-urile din punct de vedere al capacității. Deci, dacă capacitatea HDD-urilor (3,5 inchi) ajunge la 3 TB, atunci capacitatea maximă a SSD-urilor (2,5 inchi) este de doar 512 GB. Adevărat, dacă comparăm unitățile SSD și HDD de 2,5 inchi, atunci capacitatea lor este destul de comparabilă.

Al doilea dezavantaj al unităților SSD este costul acestora, care este de câteva ori mai mare decât cel al HDD-urilor.

Cu toate acestea, în ceea ce privește capacitatea SSD-urilor, nu totul este atât de rău pe cât ar părea. Capacitatea de stocare SSD crește într-un ritm mult mai rapid decât capacitatea de stocare HDD, iar ziua nu este departe în care stocarea SSD va depăși capacitatea de stocare HDD. Iată câteva statistici interesante pentru a dovedi acest lucru. În 2006, Intel, unul dintre cei mai importanți jucători de pe piața SSD-urilor, a produs cipuri de memorie flash NAND pentru SSD-uri folosind tehnologia de proces de 90 nm, în timp ce capacitatea lor era de 1 sau 2 Gb. În 2009, Intel a lansat cipuri de memorie flash deja pe tehnologia de proces de 34 nm, iar capacitatea cipurilor a început să fie de 32 Gbps. În 2010, compania a stăpânit procesul de producție de 25 nm pentru cipuri de memorie flash de 64 Gb. După cum puteți vedea, rata de creștere a capacității cipurilor de memorie flash pentru unitățile SSD este impresionantă: de fapt, se dublează în fiecare an. În curând, SSD-urile vor depăși numărul HDD-urile.

De asemenea, trebuie menționat că, deși utilizarea pe scară largă a SSD-urilor este încă departe, nu este adevărat să spunem că SSD-urile nu sunt cumpărate deloc. Statisticile sunt următoarele: în 2008, în lume s-au vândut doar 700.000 de SSD-uri, în 2009 volumul vânzărilor era deja de 2 milioane de unități, iar anul acesta, conform previziunilor, va ajunge la 5,9 milioane de unități. Se presupune că până în 2013 piața pentru unități SSD va fi de 61,8 milioane de unități.

Deci, previziunile de vânzări pentru unitățile SSD sunt foarte optimiste, dar nu răspund la întrebarea principală: ce ar trebui să facă utilizatorii astăzi, când capacitatea unităților SSD nu este încă suficient de mare, iar costul lor este încă foarte mare? Dacă vorbim de utilizatori casnici, atunci, desigur, nu are sens să arunci HDD-urile pentru a instala un SSD. Cu toate acestea, puteți îmbunătăți performanța computerului dvs. utilizând unități SSD. Soluția optimă este atunci când computerul desktop folosește o combinație de un SSD și unul sau mai multe HDD-uri. Puteți instala sistemul de operare și toate programele de pe SSD (un disc de 80 GB va fi suficient pentru asta) și utilizați HDD-ul pentru stocarea datelor.

Dispozitiv cu celule flash

După cum am spus, principalul avantaj al SSD-urilor este performanța lor mai mare în comparație cu HDD-urile, dar nu au fost date caracteristici specifice, cum ar fi vitezele de citire și scriere secvențiale și selective. Cu toate acestea, înainte de a continua să luați în considerare caracteristicile de viteză ale unităților SSD, precum și tipurile de unități SSD, trebuie să vă familiarizați cu caracteristicile arhitecturii lor și cu procesul de citire și scriere a informațiilor pe aceste unități. Să începem cu o scurtă descriere a structurii unei celule de memorie flash.

La cel mai simplu nivel, o celulă de memorie flash este n-tranzistor MOSFET-canal cu asa numita poarta plutitoare. Amintiți-vă că de obicei n- tranzistor MOSFET cu canal (structură n-p-n) poate fi în două stări: deschis și blocat (închis). Prin controlul tensiunii dintre dren și poartă, se poate crea un canal de conducție electronică ( n-canal) între sursă şi scurgere (Fig. 1). Tensiunea la care apare un canal de conducere se numește tensiune de prag. Prezența unui canal de conducere corespunde stării deschise a tranzistorului, iar absența (când tranzistorul nu este capabil să conducă curentul de la sursă la dren) - blocată.

Orez. 1. Dispozitiv MOSFET (stare deschis și închis)

În starea deschisă, tensiunea dintre dren și sursă este aproape de zero, iar în stare închisă poate atinge o valoare ridicată. Desigur, tranzistorul în sine nu este capabil să stocheze informații. De fapt, obturatorul plutitor este destinat stocării informațiilor (Fig. 2). Este realizat din siliciu policristalin și este complet înconjurat de un strat dielectric, care îi asigură absența completă a contactului electric cu elementele tranzistorului. Poarta plutitoare este situata intre poarta de control si substratul din p-n-tranzitii. Un astfel de obturator este capabil să stocheze încărcătura plasată pe el (negativ) pentru un timp nelimitat (până la 10 ani). Prezența sau absența sarcinii negative în exces (electroni) pe poarta plutitoare poate fi interpretată ca una logică și zero.

Orez. 2. Dispozitiv cu tranzistor cu poartă flotantă și citirea conținutului unei celule de memorie

În primul rând, luați în considerare situația în care nu există electroni pe poarta plutitoare. În acest caz, tranzistorul se comportă ca tranzistorul convențional deja discutat. Când se aplică o tensiune pozitivă la poarta de control (inițializarea celulei de memorie) egală cu valoarea de prag, se creează un canal de conducere în regiunea porții - iar tranzistorul intră în starea deschisă. Dacă o sarcină negativă în exces (electroni) este plasată pe poarta plutitoare, atunci chiar și atunci când tensiunea de prag este aplicată la poarta de control, aceasta compensează câmpul electric creat de poarta de control și împiedică formarea canalului de conducere, adică tranzistorul va fi în stare închisă.

Astfel, prezența sau absența unei sarcini pe poarta flotantă determină în mod unic starea tranzistorului (deschis sau închis) atunci când aceeași tensiune de prag este aplicată la poarta de control. Dacă alimentarea cu tensiune a porții de control este interpretată ca inițializarea celulei de memorie, atunci tensiunea dintre sursă și scurgere poate fi utilizată pentru a aprecia prezența sau absența unei sarcini pe poarta plutitoare.

Adică, în absența unei tensiuni de control pe poartă, indiferent de prezența sau absența unei sarcini pe poarta flotantă, tranzistorul va fi întotdeauna închis, iar când se aplică o tensiune de prag pe poartă, starea tranzistorul va fi determinat de prezența unei sarcini pe poarta plutitoare: dacă există o sarcină, atunci tranzistorul va fi închis și tensiunea de ieșire va fi mare; dacă nu există încărcare, atunci tranzistorul va fi deschis și tensiunea de ieșire va fi scăzută.

Starea închisă a tranzistorului (absența unui canal de conducere) este de obicei interpretată ca un zero logic, iar starea deschisă (prezența unui canal de conducere) este tratată ca o unitate logică. Astfel, la inițializarea unei celule de memorie (aplicarea unei tensiuni de prag la poartă), prezența unei sarcini pe poarta flotantă este interpretată ca un zero logic, iar absența acesteia este tratată ca una logică (vezi tabel).

Se dovedește un fel de celulă de memorie elementară care poate stoca un bit de informație. În acest caz, este important ca sarcina de pe poarta plutitoare (dacă există) să poată fi menținută pentru un timp arbitrar lung atât în ​​timpul inițializării celulei de memorie, cât și în absența tensiunii la poarta de control. În acest caz, celula de memorie va fi nevolatilă. Rămâne doar să ne dați seama cum să puneți o încărcare pe poarta plutitoare (scrieți conținutul celulei de memorie) și să o eliminați de acolo (ștergeți conținutul celulei de memorie).

Sarcina este plasată pe poarta plutitoare fie prin metoda injectării cu electroni fierbinți (CHE-Channel Hot Electrons), fie prin metoda tunelului Fowler-Nordheim (Fig. 3). Ei bine, încărcarea este eliminată doar prin metoda de tunel Fowler.

Orez. 3. Procesul de scriere și ștergere a unui bit de informații într-un tranzistor cu poartă plutitoare

Când se utilizează metoda de injecție cu electroni fierbinți, se aplică o tensiune înaltă la drenajul și poarta de control (o tensiune peste valoarea pragului este aplicată la poarta de control) pentru a oferi electronilor din canal suficientă energie pentru a depăși bariera de potențial creată de un Strat dielectric subțire și tunel în regiunea porții plutitoare (la citire, se aplică mai puțină tensiune la poarta de control și nu se observă niciun efect de tunel).

Pentru a elimina sarcina de pe poarta plutitoare (procesul de ștergere a celulei de memorie), se aplică o tensiune negativă ridicată pe poarta de control și o tensiune pozitivă este aplicată regiunii sursei. Acest lucru face ca electronii să treacă în tunel din regiunea porții plutitoare către regiunea sursă (tunelul cuantic Fowler-Nordheim (FN).

Tranzistorul cu poartă plutitoare pe care l-am considerat poate acționa ca o celulă unitară a memoriei flash. Cu toate acestea, celulele cu un singur tranzistor au o serie de dezavantaje semnificative, dintre care principalul este scalabilitatea slabă. Faptul este că, atunci când se organizează o matrice de memorie, fiecare celulă de memorie (tranzistor) este conectată la două magistrale perpendiculare: porți de control - la o magistrală numită linie de cuvinte și drenuri - la o magistrală numită linie de biți (în viitor, aceasta organizarea va fi luată în considerare folosind exemplul arhitecturii NOR). Datorită prezenței tensiunii înalte în circuit în timpul înregistrării cu injecție de electroni fierbinți, toate liniile - cuvinte, biți și surse - trebuie să fie amplasate la o distanță suficient de mare unele de altele pentru a asigura nivelul necesar de izolare, ceea ce afectează în mod natural limitarea memorie flash.

Un alt dezavantaj al celulei de memorie cu un singur tranzistor este efectul îndepărtării excesive a sarcinii de pe poarta flotantă, care nu poate fi compensată prin procesul de scriere. Ca urmare, se formează o sarcină pozitivă pe poarta plutitoare și tranzistorul rămâne mereu pornit.

Alte tipuri de celule de memorie sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă, cum ar fi celula SST (Figura 4) dezvoltată de Silicon Storage Technology, Inc. În tranzistorul celulei SST, formele porților plutitoare și de control au fost modificate. Poarta de control este aliniată cu marginea sa cu marginea scurgerii, iar forma sa curbată face posibilă plasarea unei porți plutitoare parțial sub ea și simultan deasupra regiunii sursei. O astfel de aranjare a porții plutitoare face posibilă, pe de o parte, simplificarea procesului de plasare a unei sarcini pe ea prin metoda injectării cu electroni fierbinți și, pe de altă parte, procesul de îndepărtare a sarcinii datorate Efectul de tunel Fowler-Nordheim.

Orez. 4. Structura celulei de memorie SST

Când sarcina este îndepărtată, tunelarea electronilor nu are loc în regiunea sursei, ca în celula considerată cu un singur tranzistor, ci în regiunea porții de control. Pentru a face acest lucru, poarta de control este aplicată o tensiune pozitivă ridicată. Sub influența câmpului electric creat de poarta de control, electronii sunt tunelați din poarta plutitoare, ceea ce este facilitat de forma sa curbată spre margini.

Când o sarcină este plasată pe poarta plutitoare, drenul este împământat și o tensiune pozitivă este aplicată sursei și porții de control. În acest caz, poarta de control formează un canal de conducție, iar tensiunea dintre dren și sursă „accelerează” electronii, oferindu-le suficientă energie pentru a depăși bariera de potențial, adică pentru a ajunge la poarta plutitoare.

Spre deosebire de celula de memorie cu un singur tranzistor, celula SST are o schemă ușor diferită pentru organizarea matricei de memorie.

Celule de memorie flash cu mai multe niveluri și cu un singur nivel

Toate tipurile de celule de memorie discutate până acum sunt capabile să stocheze doar un bit de informație per celulă. Astfel de celule de memorie sunt numite cu un singur nivel (Single Level Cell, SLC). Cu toate acestea, există și astfel de celule, fiecare dintre ele stochează mai mulți biți - acestea sunt celule cu mai multe niveluri sau MLC (Multi Level Cell).

După cum sa menționat deja atunci când descriem o celulă de memorie cu un singur tranzistor, prezența unei unități logice sau zero este determinată de valoarea tensiunii pe linia de biți și depinde de prezența sau absența unei sarcini pe poarta flotantă. Dacă se aplică o tensiune de prag la poarta de control, atunci în absența unei sarcini pe poarta plutitoare, tranzistorul este deschis, ceea ce corespunde unei unități logice. Dacă există o sarcină negativă pe poarta plutitoare, care protejează câmpul creat de poarta de control cu ​​câmpul său, atunci tranzistorul este în stare închisă, ceea ce corespunde unui zero logic. Este clar că, chiar și în prezența unei sarcini negative pe poarta plutitoare, tranzistorul poate fi comutat în starea deschisă, totuși, pentru aceasta va fi necesar să se aplice o tensiune la poarta de control care depășește valoarea de prag. Prin urmare, absența sau prezența unei sarcini pe poarta flotantă poate fi judecată după valoarea de prag a tensiunii de pe poarta de control. Deoarece tensiunea de prag depinde de valoarea sarcinii de pe poarta flotantă, este posibil nu numai să se determine două cazuri limitative - absența sau prezența unei sarcini, ci și să se judece cantitatea de sarcină după valoarea tensiunii de prag. . Astfel, dacă este posibil să se plaseze un număr diferit de niveluri de încărcare pe poarta plutitoare, fiecare dintre ele având propria sa valoare a tensiunii de prag, atunci mai mulți biți de informații pot fi stocați într-o celulă de memorie. De exemplu, pentru a stoca 2 biți într-o celulă folosind un astfel de tranzistor, este necesar să se distingă patru tensiuni de prag, adică să se poată plasa patru niveluri de încărcare diferite pe poarta plutitoare. Apoi, fiecăreia dintre cele patru tensiuni de prag i se poate atribui o combinație de doi biți: 00, 01, 10, 11.

Pentru a putea scrie 4 biți într-o celulă, este necesar să distingem deja 16 tensiuni de prag.

Celulele MLC sunt dezvoltate în mod activ de Intel, așa că tehnologia de memorie bazată pe celule MLC se numește Intel StrataFlash.

Rețineți că celulele de memorie SLC oferă viteze mai mari de citire și scriere. În plus, sunt mai durabile, dar SSD-urile bazate pe ele sunt mai scumpe, deoarece cu aceeași capacitate a SSD-urilor bazate pe celule de memorie MLC și SLC, numărul de celule de memorie în sine într-un disc MLC va fi la jumătate (în cazul memoriei cu patru niveluri de celule). De aceea, SSD-urile bazate pe celule de memorie SLC sunt folosite în principal pe servere.

Arhitectura Flash Array

Cea mai simplă celulă de memorie flash pe care am considerat-o bazată pe un tranzistor cu poartă flotantă, capabilă să stocheze un bit de informație, poate fi folosită pentru a crea matrice de memorie nevolatilă. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să combinați mai multe celule într-o singură matrice într-un mod adecvat, adică să creați o arhitectură de memorie.

Există mai multe tipuri de arhitectură de memorie flash, adică modalități de a combina celulele de memorie într-o singură matrice, dar arhitecturile NOR și NAND sunt cele mai utilizate pe scară largă. Rețineți că SSD-urile folosesc organizarea memoriei de tip NAND, dar pentru o mai bună înțelegere a caracteristicilor acestei arhitecturi, este logic să luați în considerare mai întâi o arhitectură NOR mai simplă. În plus, arhitectura NOR a fost prima arhitectură folosită în memoria flash.

Arhitectura NOR (Fig. 5) implică o modalitate paralelă de combinare a celulelor de memorie într-o matrice. După cum s-a menționat deja, pentru a inițializa o celulă de memorie, adică pentru a obține acces la conținutul celulei, este necesar să se aplice o valoare a tensiunii de prag la poarta de control. Prin urmare, toate porțile de control trebuie să fie conectate la o linie de control numită Linia Cuvântului. Analiza conținutului celulei de memorie se realizează prin nivelul semnalului la drenul tranzistorului. Prin urmare, drenurile tranzistoarelor sunt conectate la o linie numită Bit Line.

Orez. 5. arhitectura NOR

Arhitectura NOR își datorează numele operației logice „OR-NOT” (abreviere în engleză - NOR). Operația logică NOR pe operanzi multipli produce o valoare de unu când toți operanzii sunt zero și o valoare zero în toate celelalte cazuri. În acest caz, ne referim la principiul conectării tranzistoarelor în general, și nu în mod specific la tranzistoarele cu poartă flotantă.

Luați în considerare, ca exemplu, mai multe tranzistoare (fără o poartă flotantă) conectate la aceeași linie de biți (Fig. 6). În acest caz, dacă cel puțin un tranzistor este deschis, atunci tensiunea de ieșire pe linia de biți va fi scăzută. Și numai în cazul în care toate tranzistoarele sunt închise, tensiunea pe linia de biți va fi ridicată. Obținem tabelul de adevăr al tensiunilor de intrare la porțile tranzistoarelor și tensiunea de ieșire pe linia de biți, corespunzătoare tabelului de adevăr al funcției logice „OR-NOT” (NOR). De aceea o astfel de combinație de tranzistori se numește NOR.

Orez. 6. Conexiune tranzistor NOR

Arhitectura NOR oferă acces rapid aleatoriu la orice celulă de memorie, cu toate acestea, procesele de scriere (folosind metoda injecției cu electroni fierbinți) și de ștergere a informațiilor sunt destul de lente. În plus, datorită caracteristicilor tehnologice ale producției de cipuri de memorie flash cu arhitectura NOR, dimensiunea celulei este mare, astfel încât această memorie nu se scalează bine.

O altă arhitectură comună de memorie flash este arhitectura NAND (Figura 7), corespunzătoare operațiunii NAND logice. Operația NAND produce o valoare de zero numai atunci când toți operanzii sunt zero și o valoare de unu în toate celelalte cazuri. Arhitectura NAND presupune o conexiune serială a tranzistorilor, în care drenul fiecărui tranzistor este conectat la sursa unui tranzistor adiacent, iar într-o serie de mai multe tranzistoare conectate în serie, doar unul dintre ei este conectat la linia de biți. Mai mult, atunci când luăm în considerare arhitectura de conectare, nu vorbim în mod specific despre tranzistoarele cu poartă flotantă.

Orez. 7. Arhitectura NAND

Luați în considerare un grup de astfel de tranzistori conectați în serie (fără o poartă plutitoare) (Fig. 8). Dacă tensiunea de control la porțile tuturor tranzistorilor este egală cu valoarea de prag, atunci toate tranzistoarele sunt în stare deschisă și tensiunea de ieșire (tensiunea pe linia de biți) va fi scăzută, ceea ce corespunde cu zero logic. Dacă tensiunea de intrare pe cel puțin un tranzistor este scăzută (sub valoarea pragului), adică dacă cel puțin un tranzistor este în starea oprită, atunci tensiunea pe linia de biți va fi ridicată, ceea ce corespunde unei unități logice. Obținem tabelul de adevăr al tensiunilor de intrare la porțile tranzistoarelor (tensiuni pe linia cuvântului) și tensiunea de ieșire pe linia de biți, corespunzătoare tabelului de adevăr al funcției logice „NAND” (NAND). De aceea o astfel de combinație de tranzistori se numește NAND.

Orez. 8. Conectarea tranzistoarelor conform schemei NAND

În schema de conectare NAND cu poartă plutitoare, tranzistoarele convenționale (fără o poartă plutitoare) sunt conectate la un grup de tranzistori conectați în serie la ambele capete, care izolează grupul de tranzistori atât de masă, cât și de linia de biți și conectează întregul grup de tranzistori la linia de biți când sunt inițializați.

În comparație cu arhitectura NOR, această arhitectură, datorită particularităților procesului de fabricație (combinând drenurile și sursele tranzistoarelor adiacente și un număr mult mai mic de conductori), permite o aranjare mai compactă a tranzistorilor și, prin urmare, se scalează bine. . Spre deosebire de arhitectura NOR, în care informațiile sunt scrise folosind metoda injecției cu electroni fierbinți, în arhitectura NAND, înregistrarea se realizează folosind metoda de tunel FN, ceea ce face posibilă implementarea înregistrării mai rapide decât pentru arhitectura NOR.

Desigur, se pune întrebarea: cum se poate accesa o singură celulă de memorie în arhitectura NAND (citiți conținutul celulei)? Într-adevăr, dacă cel puțin unul dintre tranzistorii dintr-un astfel de grup conectat în serie este în stare închisă (care poate fi interpretată ca prezența unei sarcini pe poarta flotantă a tranzistorului corespunzător), atunci tensiunea de pe linia de biți va fi mare indiferent de starea celulelor rămase. Pentru a accesa o anumită celulă, nu este suficient să aplicați pur și simplu o tensiune de prag la poarta tranzistorului corespunzătoare acelei celule și să măsurați tensiunea pe linia de biți. De asemenea, este necesar ca toate celelalte tranzistoare să fie în stare deschisă. Pentru a face acest lucru, poarta tranzistorului corespunzătoare celulei de memorie al cărei conținut trebuie citit este alimentată cu o valoare a tensiunii de prag, iar porțile tuturor celorlalți tranzistori sunt alimentate cu o tensiune care depășește valoarea de prag și este suficientă pentru a forma un canal de conducere chiar dacă există o sarcină pe poarta plutitoare, dar insuficientă pentru efectul tunel cuantic al sarcinilor. În acest caz, toate aceste tranzistoare intră în starea deschisă, iar tensiunea pe linia de biți este determinată de prezența sau absența unei sarcini pe poarta flotantă a tranzistorului corespunzătoare celulei de memorie accesată.

Structura logică a memoriei flash NAND

După cum am observat deja, SSD-urile folosesc memorie flash de tip NAND, așa că în viitor ne vom concentra doar pe memoria flash NAND.

În ciuda faptului că memoria flash vă permite să accesați pentru a citi, scrie și șterge o singură celulă, pentru o utilizare mai eficientă a celulelor de memorie elementare, acestea au fost combinate în matrice cu o structură pe patru niveluri. La cel mai de jos nivel există o celulă de memorie elementară, iar celulele elementare combinate într-o matrice care conține 4 KB de date sunt numite o pagină de memorie. 128 de astfel de pagini formează un bloc de memorie de 512 KB (uneori 64 de pagini sunt incluse într-un bloc de memorie), iar 1024 de blocuri formează o matrice de 512 MB. Astfel, structura logică a combinării celulelor în matrice este destul de simplă. O pagină este ca un cluster (sector) într-un hard disk și reprezintă dimensiunea minimă a datelor pe care o poate gestiona memoria flash. Cu toate acestea, există o diferență fundamentală între un cluster de hard disk și o pagină flash atunci când efectuați operațiuni de citire, scriere și ștergere. Deci, dacă un cluster poate fi citit, scris și șters pe un hard disk, atunci în memoria flash, operațiunile de citire și scriere sunt posibile în pagini de 4 KB, iar ștergerea datelor este posibilă doar în blocuri de 512 KB. Mai mult decât atât, odată ce informația este scrisă pe pagină, aceasta nu poate fi suprascrisă până când nu este șters (ștersă).

Caracteristici ale operațiunilor de scriere a datelor în unitățile SSD

Deci, după cum am observat deja, scrierea și citirea datelor în memoria flash NAND este posibilă în pagini de 4 KB, iar ștergerea datelor este posibilă doar în blocuri de 512 KB. În general, procesul de scriere a informațiilor pe SSD-uri este foarte diferit de același proces cu HDD-urile. Acest lucru, de exemplu, se datorează faptului că performanța SSD-urilor variază în timp, iar vitezele de acces secvenţial și selectiv la memoria flash diferă unele de altele. Pentru a explica aceste fenomene, să aruncăm o privire mai atentă asupra proceselor de scriere pe discurile HDD și SSD.

În cazul HDD-urilor, cea mai mică unitate de informație gestionată de sistemul de management al hard diskului se numește sector sau bloc. În HDD, dimensiunea sectorului este de 4 KB (la modelele mai noi) sau 512 octeți. Pentru a adresa sectoare (blocuri) de pe disc, se folosește metoda LBA (Logical Block Addressing), în care fiecare bloc adresat pe hard disk are propriul său număr de serie - un număr întreg care începe de la zero (adică primul bloc LBA = 0, al doilea LBA = 1 etc.). Numărul de blocuri LBA de pe un disc este determinat de numărul de cilindri, piste, sectoare și capete de citire/scriere. Astfel, numărul blocului LBA este calculat folosind formula:

LBA = [(Cilidru X Nu_of_capete + capete) X Sectoare/pistă] + )