Stále viac používateľov si kupuje SSD disky na inštaláciu do PC. Používajú sa paralelne s HDD alebo namiesto neho. Operačný systém je najčastejšie nainštalovaný na jednotke SSD a súbory sú uložené na pevnom disku. Práve s týmto umiestnením môžete zažiť niekoľkonásobné zvýšenie rýchlosti a výkonu vášho počítača.
Jednotky SSD majú oproti pevným diskom mnoho výhod. Preto musíte vedieť, ako vybrať ten správny SSD disk pre váš počítač.
čo predstavuje?
Pevný disk (HDD) je zariadenie vo vašom počítači, ktoré ukladá všetky dáta (programy, filmy, obrázky, hudbu ... samotný operačný systém Windows, Mac OS, Linux atď.) a vyzerá takto ...
Informácie na pevnom disku sa zapisujú (a čítajú) obrátením buniek na magnetických platniach, ktoré sa otáčajú divokou rýchlosťou. Nad platňami (a medzi nimi) sa nosí, ako splašený, špeciálny kočiar s čítacou hlavicou.
Keďže HDD je neustále v rotácii, pracuje s určitým hlukom (bzučanie, praskanie), je to citeľné najmä pri kopírovaní veľkých súborov a spúšťaní programov a systému, kedy je pevný disk maximálne zaťažený. Navyše ide o veľmi „tenké“ zariadenie a bojí sa aj obyčajného kývania počas prevádzky, nehovoriac napríklad o páde na podlahu (čítacie hlavy sa stretnú s rotujúcimi diskami, čo povedie k strate uložených informácií na disku).
Teraz zvážte pevný disk (SSD). Toto je rovnaké zariadenie na ukladanie informácií, ale založené nie na rotujúcich magnetických diskoch, ale na pamäťových čipoch, ako je uvedené vyššie. Zariadenie je podobné veľkému flash disku.
Nič sa netočí, nehýbe a nebzučí – disk SSD je absolútne tichý! Navyše – len šialená rýchlosť zápisu a čítania dát!
Výhody a nevýhody
výhody:
- vysoká rýchlosť čítania a zápisu údajov a výkon;
- nízka produkcia tepla a spotreba energie;
- žiadny hluk v dôsledku absencie pohyblivých častí;
- malé rozmery;
- vysoká odolnosť proti mechanickému poškodeniu (preťaženie do 1500g), magnetickým poliam, teplotným extrémom;
- stabilita času čítania dát bez ohľadu na fragmentáciu pamäte.
nedostatky:
- obmedzený počet cyklov prepisovania (1 000 - 100 000 krát);
- vysoká cena;
- vystavenie elektrickému poškodeniu;
- riziko úplnej straty informácií bez možnosti ich obnovenia.
A teraz podrobnejšie:
Výhody SSD disku
1. Rýchlosť práce
Toto je najdôležitejšia výhoda SSD diskov! Po výmene starého pevného disku za flash disk získa počítač niekoľkonásobné zrýchlenie vďaka vysokej rýchlosti prenosu dát.
Pred príchodom SSD diskov bol pevný disk najpomalším zariadením v počítači. Tá svojou prastarou technológiou z minulého storočia neskutočne spomalila nadšenie z rýchleho procesora a svižnej RAM.
2. Hladina hluku=0 dB
Logicky - nie sú tam žiadne pohyblivé časti. Okrem toho sa tieto disky počas prevádzky nezahrievajú, takže chladiče sa zapínajú menej často a pracujú menej intenzívne (vytvárajú hluk).
3. Odolnosť voči otrasom a vibráciám
Potvrdzujú to početné videá s testami týchto zariadení - pripojený a fungujúci SSD sa otriasol, spadol na zem, zaklopal naň ... a pokračoval v tichosti! Ak si kupujete SSD disk pre seba a nie na testovanie, odporúčame vám neopakovať tieto experimenty, ale obmedziť sa na sledovanie videí na Youtube.
4. Nízka hmotnosť
Nie je to samozrejme vynikajúci faktor, ale stále - pevné disky sú ťažšie ako ich moderní konkurenti.
5. Nízka spotreba energie
Vynechám čísla – výdrž batérie môjho starého notebooku sa zvýšila o viac ako hodinu.
Nevýhody SSD disku
1. Vysoké náklady
To je zároveň pre používateľov najviac odrádzajúce, no zároveň veľmi dočasné – ceny za takéto disky neustále a rýchlo klesajú.
2. Obmedzený počet cyklov prepisovania
Typický, priemerný SSD založený na flash pamäti s technológiou MLC je schopný približne 10 000 cyklov čítania/zápisu informácií. Ale drahší typ pamäte SLC už môže žiť 10-krát dlhšie (100 000 prepisovacích cyklov).
V oboch prípadoch môže flash disk bez problémov fungovať minimálne 3 roky! Toto je len priemerný životný cyklus domáceho počítača, po ktorom nasleduje aktualizácia konfigurácie, výmena komponentov za modernejšie.
Pokrok sa nezastavuje a pulci z výrobných spoločností už prišli s novými technológiami, ktoré výrazne zvyšujú životnosť SSD diskov. Napríklad technológia RAM SSD alebo FRAM, kde je zdroj, hoci obmedzený, v reálnom živote prakticky nedosiahnuteľný (až 40 rokov v režime nepretržitého čítania / zápisu).
3. Nemožnosť obnovenia vymazaných informácií
Žiadna špeciálna pomôcka nedokáže obnoviť odstránené informácie z jednotky SSD. Takéto programy jednoducho neexistujú.
Ak pri veľkom prepätí na bežnom pevnom disku v 80% prípadov vyhorí iba ovládač, potom sa v jednotkách SSD tento ovládač nachádza na samotnej doske spolu s pamäťovými čipmi a vyhorí celý disk - ahoj do rodinného fotoalbumu.
V notebookoch a pri použití neprerušiteľného zdroja je toto nebezpečenstvo prakticky znížené na nulu.
Hlavné charakteristiky
Ak kupujete SSD na inštaláciu do počítača, venujte pozornosť jeho hlavným charakteristikám.
Objem
Pri kúpe SSD disku si všímajte v prvom rade objem a účel použitia. Ak ho kupujete len na inštaláciu OS, vyberte si zariadenie s pamäťou aspoň 60 GB.
Moderní hráči radšej inštalujú hry na disky SSD, aby zvýšili výkon. Ak ste jedným z nich, potom potrebujete 120 GB variant.
Ak si namiesto pevného disku kupujete SSD, zvážte, koľko informácií je uložených vo vašom počítači. No v tomto prípade by kapacita SSD disku nemala byť menšia ako 250 GB.
Dôležité! Náklady na jednotku SSD priamo závisia od objemu. Preto, ak je váš rozpočet obmedzený, použite SSD na inštaláciu operačného systému a HDD na ukladanie dát.
Faktor tvaru
Väčšina moderných modelov SSD diskov sa predáva v 2,5-palcovom prevedení a je zabudovaná v ochrannom boxe. Vďaka tomu vyzerajú ako klasické pevné disky rovnakej veľkosti.
Dobre vedieť! Na inštaláciu 2,5-palcového SSD disku do štandardného 3,5-palcového držiaka vo vnútri PC skrinky sa používajú špeciálne adaptéry. Niektoré modely puzdier majú 2,5-palcové konektory.
Na trhu sú 1,8-palcové a menšie SSD disky, ktoré sa používajú v kompaktných zariadeniach.
Rozhranie pripojenia
Jednotky SSD majú niekoľko možností rozhrania pripojenia:
- SATA II;
- SATA III;
- PCIe;
- mSATA;
- PCIe+M.2.
Najbežnejšou možnosťou je pripojenie pomocou SATA konektora. Na trhu sú stále modely SATA II. Už nie sú relevantné, ale aj keď si takéto zariadenie zakúpite, vďaka spätnej kompatibilite rozhrania SATA bude fungovať so základnou doskou, ktorá podporuje SATA III.
Pri použití PCIe SSD možno budete musieť nainštalovať ovládače, ale rýchlosť prenosu dát bude vyššia ako pri SATA pripojení. Nie vždy ale existujú ovládače pre Mac OS, Linux a podobne – na to by ste si pri výbere mali dať pozor.
Modely mSATA sa používajú na kompaktných zariadeniach, ale fungujú na rovnakom princípe ako štandardné rozhranie SATA.
Modely M.2 alebo NGFF (Next Generation Form Factor) sú pokračovaním vývoja radu mSATA. Majú menšie rozmery a väčšie možnosti rozloženia pre výrobcov digitálnych zariadení.
Rýchlosť čítania/zápisu
Čím je táto hodnota vyššia, tým je počítač produktívnejší. Ukazovatele priemernej rýchlosti:
- čítanie 450-550 Mb/s;
- záznam 350-550 Mb/s.
Výrobcovia môžu uvádzať nie skutočnú, ale maximálnu rýchlosť čítania/zápisu. Ak chcete zistiť reálne čísla, hľadajte na internete recenzie a recenzie modelu, o ktorý máte záujem.
Okrem toho venujte pozornosť času prístupu. Toto je čas, ktorý trvá disku, kým nájde informácie požadované programom alebo operačným systémom. Štandardný indikátor je 10-19 ms. Ale keďže SSD nemajú žiadne pohyblivé časti, sú výrazne rýchlejšie ako HDD.
Typ pamäte a čas do zlyhania
V jednotkách SSD sa používa niekoľko typov pamäťových buniek:
- MLC (Multi Level Cell);
- SLC (jednoúrovňová bunka);
- TLC (trojúrovňová bunka);
- 3D V-NAND.
MLC je najbežnejší typ, ktorý umožňuje uložiť dva bity informácií do jednej bunky. Má relatívne malý zdroj prepisovacích cyklov (3 000 - 5 000), ale nižšiu cenu, vďaka ktorej sa tento typ buniek používa na hromadnú výrobu pevných diskov.
Typ SLC ukladá iba jeden bit údajov na bunku. Tieto čipy sa vyznačujú dlhou životnosťou (až 100 000 cyklov zápisu), vysokou rýchlosťou prenosu dát a minimálnym prístupovým časom. Ale kvôli vysokým nákladom a malému množstvu dátového úložiska sa používajú pre serverové a priemyselné riešenia.
Typ TLC uchováva tri bity údajov. Hlavnou výhodou sú nízke výrobné náklady. Medzi nevýhody: počet prepisovacích cyklov je 1 000 - 5 000 opakovaní a rýchlosť čítania / zápisu je výrazne nižšia ako u prvých dvoch typov mikroobvodov.
Zdravý! V poslednej dobe sa výrobcom podarilo zvýšiť životnosť TLC diskov až na 3000 prepisovacích cyklov.
3D modely V-NAND používajú 32-vrstvovú flash pamäť namiesto štandardných MLC alebo TLC čipov. Mikročip má trojrozmernú štruktúru, vďaka čomu je množstvo zaznamenaných dát na jednotku plochy oveľa vyššie. To zvyšuje spoľahlivosť ukladania informácií 2-10 krát.
IOPS
Dôležitým faktorom je IOPS (počet operácií vstupu / výstupu za sekundu), čím vyšší je tento indikátor, tým rýchlejšie bude disk pracovať s veľkým množstvom súborov.
pamäťový čip
Pamäťové čipy sa delia na dva hlavné typy MLC a SLC. Náklady na čipy SLC sú oveľa vyššie a životnosť je v priemere 10-krát dlhšia ako u pamäťových čipov MLC, ale pri správnej prevádzke je životnosť jednotiek založených na pamäťových čipoch MLC najmenej 3 roky.
Ovládač
Toto je najdôležitejšia časť SSD diskov. Radič riadi chod celého disku, rozdeľuje dáta, sleduje opotrebenie pamäťových buniek a rovnomerne rozdeľuje záťaž. Odporúčam dať prednosť rokmi overeným a osvedčeným ovládačom od SandForce, Intel, Indilinx, Marvell.
Kapacita pamäte SSD
Najpraktickejšie bude používať SSD len na hosťovanie operačného systému a všetky dáta (filmy, hudbu a pod.) je lepšie ukladať na druhý pevný disk. Pri tejto možnosti si stačí kúpiť disk s veľkosťou ~ 60 GB. Môžete tak veľa ušetriť a dosiahnuť rovnaké zrýchlenie vášho počítača (navyše sa zvýši životnosť disku).
Opäť uvediem ako príklad moje riešenie - v sieti sa (veľmi lacno) predávajú špeciálne kontajnery na pevné disky, ktoré sa do notebooku vložia za 2 minúty namiesto optickej CD mechaniky (ktorú som párkrát použil v štyri roky). Tu je skvelé riešenie pre vás – starý disk namiesto jednotky a úplne nový SSD namiesto bežného pevného disku. Nemohlo to byť lepšie.
A na záver pár zaujímavých faktov:
Prečo sa pevný disk často nazýva pevný disk? Začiatkom 60. rokov IBM vydala jeden z prvých pevných diskov a počet tohto vývoja bol 30 - 30, čo sa zhodovalo s označením populárnej pušky Winchester (Winchester), takže takýto slangový názov sa udomácnil vo všetkých pevné disky.
Prečo presne ťažké disk? Hlavnými prvkami týchto zariadení je niekoľko okrúhlych hliníkových alebo nekryštalických sklenených platní. Na rozdiel od diskiet (diskety) sa nedajú ohýbať, preto tomu hovorili pevný disk.
Funkcia TRIM
Najdôležitejšou doplnkovou funkciou pre SSD je TRIM (zber odpadu). Je to nasledovné.
Informácie o SSD sa najskôr zapíšu do voľných buniek. Ak disk zapisuje údaje do bunky, ktorá bola predtým použitá, najskôr ich vymaže (na rozdiel od HDD, kde sa údaje zapisujú cez existujúce informácie). Ak model nepodporuje TRIM, vymaže bunku tesne pred zápisom nových informácií, čo túto operáciu spomalí.
Ak jednotka SSD podporuje TRIM, dostane príkaz z OS na vymazanie údajov v bunke a vymaže ich nie pred prepísaním, ale počas „nečinnosti“ disku. Toto sa robí na pozadí. Rýchlosť zápisu sa tak udržiava na úrovni udávanej výrobcom.
Dôležité! Funkciu TRIM musí podporovať operačný systém.
skrytá oblasť
Táto oblasť nie je pre používateľa prístupná a používa sa na nahradenie zlyhaných buniek. V kvalitných SSD je to až 30 % objemu zariadenia. Niektorí výrobcovia však, aby znížili náklady na jednotku SSD, znížili ich až o 10%, čím zvýšili množstvo úložného priestoru dostupného pre používateľa.
Druhou stránkou tohto triku je, že skrytú oblasť využíva funkcia TRIM. Ak je jeho objem malý, nebude stačiť na prenos dát na pozadí, a preto pri úrovni „vyťaženia“ SSD 80-90% rýchlosť zápisu prudko klesne.
Šírka pásma zbernice
Pri výbere flash disku je teda prvoradá rýchlosť čítania a zápisu dát. Čím vyššia je táto rýchlosť, tým lepšie. Mali by ste však pamätať aj na šírku pásma zbernice vášho počítača alebo skôr základnej dosky.
Ak je váš notebook alebo stolný počítač veľmi starý, nemá zmysel kupovať drahý a rýchly SSD disk. Len nebude schopný pracovať ani na polovicu svojej kapacity.
Aby to bolo jasnejšie, oznámim šírku pásma rôznych zberníc (rozhranie prenosu dát):
IDE (PATA) - 1000 Mbps. Toto je veľmi staré rozhranie na pripojenie zariadení k základnej doske. Na pripojenie SSD disku k takejto zbernici potrebujete špeciálny adaptér. Význam použitia opísaných diskov je v tomto prípade absolútna nula.
SATA - 1500 Mbit/s. Viac zábavy, ale nie príliš.
SATA2 - 3000 Mbit/s. Najbežnejšia pneumatika v súčasnosti. S takýmto autobusom mi napríklad pohon funguje na polovicu svojej kapacity. Potrebuje...
SATA3 - 6000 Mbit/s. Toto je úplne iná vec! Tu sa ukáže SSD disk v plnej kráse.
Pred kúpou si teda zistite, aký druh zbernice máte na základnej doske, ako aj ktorú z nich samotný disk podporuje, a rozhodnite sa o vhodnosti kúpy.
Tu je napríklad to, ako som si vybral (a čo ma viedlo) môj HyperX 3K 120 GB. Rýchlosť čítania je 555 MB/s a rýchlosť zápisu dát 510 MB/s. Tento disk v mojom notebooku teraz funguje presne na polovicu svojich možností (SATA2), ale presne dvakrát rýchlejšie ako bežný pevný disk.
Postupom času prejde na detský herný počítač, kde je SATA3 a tam predvedie všetku svoju silu a rýchlosť práce bez obmedzujúcich faktorov (zastarané, pomalé rozhrania na prenos dát).
Záverom: ak máte vo svojom počítači zbernicu SATA2 a neplánujete disk použiť v inom (výkonnejšom a modernejšom) počítači - kúpte si disk so šírkou pásma nie väčšou ako 300 MB/s, čo bude výrazne lacnejšie a zároveň dvakrát rýchlejšie ako váš súčasný pevný disk.
Existuje mnoho výhod, ktoré majú SSD oproti tradičným mechanickým pevným diskom (HDD). V hlavnom zozname je rýchlosť čítania a zápisu informácií, odolnosť voči mechanickému poškodeniu a nízka spotreba energie. Medzi hlavné nevýhody patrí vysoká cena a krátky čas do zlyhania.
SSD sa skladá z riadiacej jednotky a pamäťovej jednotky (čip FLASH a čip DRAM). SSD disk môže byť široko používaný ako prenosný pevný disk, mikro pevný disk, pamäťová karta, U-disk atď.
Keďže jednotka SSD má obmedzený počet cyklov zápisu, existuje riziko straty údajov. Na základe toho vám chceme povedať, ako obnoviť údaje z jednotky SSD sami.
Najprv sa pozrime na hlavné dôvody straty údajov z SSD:
- poškodenie elektrických a fyzických komponentov;
- opotrebovanie;
- poškodenie súboru spôsobené problémami so softvérom alebo poruchou operačného systému;
- vírusové útoky.
Šanca na obnovenie údajov na SSD
Proces odstraňovania súborov z SSD sa zásadne líši od procesu odstraňovania súborov z bežného pevného disku.
Ak je súbor odstránený z bežného pevného disku, ide iba o index, ktorý odstránite. To znamená, že skutočné údaje tam stále zostávajú, kým sa tento priestor neprepíše novými súbormi. V SSD sa obsah okamžite vymaže príkazom TRIM.
Čo je teda TRIM? Keď zapíšete nové údaje na mechanický pevný disk, systém Windows umožní diskom najskôr vymazať predchádzajúce údaje. Potom sa nové údaje umiestnia na príslušné miesto. Keď jednoducho vykonáte operáciu odstránenia, systém Windows označí príslušné miesto ako dostupné na zápis, ale neodstráni obsah skutočného súboru.
Keď však systém Windows rozpozná SSD a potvrdí, že je podporovaný TRIM, namiesto vytvorenia špeciálnej značky súbor okamžite odstráni.
Našťastie je obnova dát SSD možná za nasledujúcich podmienok:
- Súbory je možné obnoviť, ak pripojíte SSD k počítaču ako externý pevný disk cez USB port;
- Údaje sa obnovia pri použití SSD v poli RAID, pretože TRIM nie je v tomto diskovom poli podporované;
- Podpora TRIM bola zavedená od Windows Vista. preto pre Windows Vista a staršie verzie nie je podporovaný príkaz TRIM, čo znamená, že obnova dát je možná;
- ak sa zrúti súborový systém, disk nie je čitateľný alebo nie je vôbec dostupný, vaše vymazané súbory je možné obnoviť, pretože tím TRIM nebol použitý;
- Ak je váš SSD dostatočne starý, nemusí podporovať TRIM. Preto je možné vymazané údaje obnoviť.
Ak vaša situácia spĺňa jednu z týchto podmienok, stratené údaje môžete obnoviť pomocou softvéru na obnovu údajov.
Magic Partition Recovery
Ak váš disk obsahuje odstránené partície alebo chybné sektory, Magic Partition Recovery môže odtiaľ obnoviť všetky informácie. Tento program obnovuje všetky typy súborov zo všetkých typov médií. Režim rýchleho skenovania zobrazí zoznam vymazaných súborov v priebehu niekoľkých sekúnd, zatiaľ čo režim hĺbkovej analýzy nájde súbory podľa ich obsahu bez toho, aby sa spoliehal na tabuľku súborov. Magic Partition Recovery opravuje chyby v štruktúre systémového disku a obnovuje ťažko poškodené, odstránené a prepísané systémy súborov.
Magic Uneraser
Produkt takmer okamžite obnoví všetky odstránené súbory a priečinky. Keďže tento program podporuje obnovu všetkých typov súborov, vrátane dokumentov MS Office, digitálnych fotografií, MP3 a ZIP archívov, rýchlo a spoľahlivo oživí všetky vaše dáta. Ak ste vyčistili Kôš alebo vymazali dôležitý dokument bez toho, aby ste ho odoslali do koša, naformátovali ste pamäťovú kartu alebo ste stratili súbory na pevnom disku, ktorý už nie je dostupný, Magic Uneraser vám pomôže v každej situácii. Magic Uneraser podporuje všetky typy médií, vrátane pevných diskov, SSD diskov, USB flash diskov a pamäťových kariet.
Každý používateľ PC sa skôr či neskôr stretne s problémami, keď je potrebné opraviť chyby, ktoré sa v systéme vyskytnú. A je dobré, ak sa nedotkli osobných údajov. Horšie, ak sa musíte zaoberať obnovou SSD. Čo je k tomu potrebné?
Zariadenie
Skôr ako zistíte, ako obnoviť údaje z jednotky SSD, mali by ste pochopiť, čo to je. SSD je jednotka, ktorá je nainštalovaná v počítačovom systéme. Často sa porovnáva s pevným diskom, pretože obe zariadenia majú rovnaké úlohy. Ale je tu podstatný rozdiel.
Jednotka SSD je veľmi rýchly disk, ktorý zvládne prácu niekoľkonásobne rýchlejšie ako pevný disk. Je to spôsobené rozdielom v dizajne.
Jednotka SSD, postavená na magnetických diskoch a čítacej hlave, funguje ako jednotka flash a je založená na mikročipoch.
V súčasnosti si SSD disky získavajú na popularite. Často sa kupujú v pároch s pevnými diskami a vkladajú na ne operačný systém pre rýchle spustenie. Keďže SSD je príliš drahé, HDD nemožno úplne nahradiť SSD. Hoci serverové stanice a herné systémy môžu nainštalovať viacero jednotiek SSD.
Problémy s diskom
Ako už bolo spomenuté, SSD je obľúbený vďaka vysokej rýchlosti. Okrem toho sa však považuje za spoľahlivé zariadenie. Je to spôsobené tým, že konštrukcia disku nemá žiadne pohyblivé časti, takže neutrpí drobné poškodenia, ktoré by pevný disk nemusel zniesť.
Ale SSD určite môžu napadnúť vírusy a chyby používateľov. To všetko ovplyvňuje integritu osobných údajov. Ak sa niektoré súbory odstránia, nebude ľahké ich obnoviť. Zložitejšie - s údajmi po formátovaní. Obnova SSD je však možná.
Aké sú šance?
Hneď je potrebné povedať, že obnova dát z SSD disku je trochu odlišná od procesu, ktorý je potrebný v prípade pevného disku. Bohužiaľ, existujú situácie, ktoré neumožňujú obnovenie stratených dokumentov.
Vo väčšine prípadov je však možné súbory vrátiť. Používateľ si bude musieť vybrať vhodný program a postupovať podľa pokynov.
Špeciálny tím
Otázka, či dôjde k obnove SSD, znepokojuje mnohých. Určite nie je ľahké odpovedať, pretože existuje niekoľko nuancií, ktoré môžu ovplyvniť výsledok.
Charakteristickým rysom jednotky je prítomnosť určitého príkazu, ktorý má SSD. TRIM je zodpovedný za to, že všetky dáta, ktoré boli z disku vymazané, budú skutočne zničené. Jednotka SSD úplne vymaže súbory z dátových blokov.
Tento príkaz funguje veľmi jednoducho. Keď používateľ vymaže dokumenty, signalizuje to, že súbory sú zničené a nie sú odložené do špeciálnych blokov.
Ale je tu jeden bod: samozrejme, dokumenty sa neodstránia okamžite. Zariadenie bude informovať používateľa, že súbory boli vymazané, ale blok bude vymazaný o niečo neskôr. Preto je tu šanca rýchlo vrátiť dáta.
Všetci populárni výrobcovia pevných diskov sa snažia vytvárať univerzálne zariadenia, ktoré by sa navzájom líšili iba veľkosťou archívu. Všetky disky majú rovnakú rýchlosť, takže príkaz TRIM sa vykoná na 100 %.
Čo robiť?
Ak existuje podobný príkaz, je možné obnoviť jednotku SSD? V skutočnosti z toho bude len málo. Niektoré disky napríklad nepodporujú príkaz na úplné vymazanie súborov, takže obnovu zvládne každý program. TRIM tiež nemusí fungovať v niektorých operačných systémoch. Môžu sa vyskytnúť problémy s rozhraním alebo základnou doskou. Protokoly USB a FireWire príkaz nepodporujú.
Naformátované disky
V tomto prípade je obnovenie súborov SSD disku ešte zložitejšie. Ako viete, existuje úplné a rýchle formátovanie diskov. Pomocou tejto funkcie môžete úplne vymazať údaje z disku.
Úplné formátovanie úplne zničí údaje, zatiaľ čo rýchle formátovanie funguje s tabuľkami informačnej časti. Preto by každý populárny program obnovy zvládol druhý typ odstránenia. Neskôr sa však technológia pevného disku zmenila. Teraz bude ťažké zvládnuť rýchly formát, nehovoriac o plnom.
Tento stav je opäť spojený s príkazom TRIM. Keď používateľ zvolí formátovanie, automaticky sa spustí úplné vymazanie údajov. A medzi aktiváciou TRIM a zničením dokumentov z disku nie je prakticky žiadne oneskorenie.
Porucha pohonu
Na čo slúži obnova SSD? Pevný disk môže byť poškodený systémom alebo poškodený. Zariadenie už možno nie je čitateľné a operačný systém ho nedokáže rozpoznať. V takom prípade bude vrátenie osobných údajov veľmi jednoduché. Stačí vybrať správny softvér a obnoviť súbory.
Je to preto, že disk nedokáže aktivovať TRIM. Vzhľadom na to, že príkaz nie je spustený, súbory z blokov sa nevymažú. V súlade s tým sa budú dať ľahko obnoviť.
Pokyny na obnovu
Najprv musíte nájsť dobrý program. Obnova disku SSD nie je ľahká úloha. Rovnako ako v prípade flash disku bude musieť používateľ vyskúšať niekoľko programov naraz. Preto musíte najprv nainštalovať niekoľko možností pomôcky.
Potom budete musieť pripojiť SSD. Mnoho používateľov na tento účel odporúča používať skôr USB ako SATA. Je to spôsobené tým, že „native“ port môže aktivovať príkaz TRIM, a preto budú súbory natrvalo odstránené.
Ak pripojíte disk cez USB, vymazanie sa neaktivuje, čo znamená, že dokumenty zostanú nedotknuté.
Po pripojení zariadenia môžete spustiť program. Bez ohľadu na nástroj, všetky majú podobné rozhranie. Jediné, čo musíte urobiť, je vybrať jednotku, ktorú chcete obnoviť. Potom musí používateľ spustiť diagnostiku a potom samotný proces obnovy.
výsledky
Keď program zhromaždí všetky informácie, zobrazí sa tabuľka, v ktorej budú uvedené všetky stratené údaje. Niektoré programy používajú určité označenia. Ak je možné súbor obnoviť a uložiť do počítača, oproti bude zelené začiarknutie. Ak je poškodený a je pochybné o jeho obnove, oproti bude žltá značka. Červená farba znamená, že súbory boli vážne „zničené“ a sú tam len ich zvyšky. Preto takéto údaje nemožno „reinkarnovať“.
programy
Existuje veľké množstvo programov na obnovu údajov z disku SSD. Môžete napríklad použiť Magic Partition Recovery. Pomôcka si dokáže poradiť s odstránenými oddielmi a chybnými sektormi.
Program pracuje s mnohými formátmi súborov. Dokáže oskenovať disk v krátkom čase a potom zostaviť správu. Nechýba ani hĺbková analýza SSD. V tomto prípade nástroj pracuje s obsahom súborov bez použitia tabuľky súborov.
Magic Uneraser je ďalší softvér na obnovu dokumentov. Od predchádzajúcej verzie sa líši iba rozhraním. Funguje so všetkými existujúcimi formátmi mediálnych súborov. Rýchlo skenuje disk a tiež zbiera správu o obnovených údajoch. Pomôcka je kompatibilná s pevnými diskami, jednotkami SSD, pamäťovými kartami a jednotkami flash.
Oprava
Keď už hovoríme o obnove radiča SSD, stojí za zmienku fyzické poškodenie zariadenia. Z nejakého dôvodu sa disk pokazil, nemali by ste ho okamžite vyhodiť. Mnohí odborníci tvrdia, že je celkom možné to opraviť. Tu je otázka iná: má používateľ potrebné nástroje a zručnosti?
V tomto prípade potrebujete poznať rozsah čítania, typy pamäte, štandardné chyby. Špecialisti starostlivo skontrolujú zariadenie, odpoja čipy, vyberú držiak a naskenujú dosku.
Bežný používateľ samozrejme takéto operácie nezvládne. Aby ste to dosiahli, musíte pochopiť zariadenie jednotky, ako aj príslušné programy na kontrolu a nástroje na opravu.
Trh SSD sa postupne stáva rozmanitejším. Kapacita SSD diskov rastie a zároveň klesá cena za gigabajt pamäte. Stále je však predčasné tvrdiť, že SSD disky sa stali populárnymi. Hlavným dôvodom je ich nízka (v porovnaní s tradičnými HDD) kapacita a veľmi vysoké (opäť v porovnaní s tradičnými HDD) náklady na gigabajt pamäte. Preto je prítomnosť SSD disku v domácom stolnom PC skôr výnimkou z pravidla. Navyše, dokonca aj v netbookoch a notebookoch sú disky SSD stále extrémne zriedkavé. Zároveň je už teraz zrejmé, že budúcnosť systémov na ukladanie dát je v SSD diskoch, ktoré ešte viac vytlačia HDD disky z trhu. Kedy sa to stane? Áno, v skutočnosti, hneď ako budú porovnateľné s kapacitou a cenou s HDD. Potom ten druhý jednoducho zmizne ako trieda, pretože SSD majú oproti HDD množstvo nepopierateľných výhod.
V tomto článku zvážime niektoré funkcie fungovania moderných jednotiek SSD, ktoré niekedy spôsobujú veľa otázok a zmätku, budeme hovoriť o vlastnostiach ich architektúry, ako aj o možných možnostiach použitia týchto jednotiek v prenosných počítačoch, počítačoch. a servery.
Relevantnosť prechodu na SSD disky
Výkon moderných centrálnych procesorov, ktoré určujú výpočtové možnosti PC, výrazne prevyšuje výkon tradičných pevných diskov (HDD). Výsledkom je, že práve podsystémy na ukladanie údajov sa v mnohých prípadoch stávajú prekážkou, ktorá bráni rastu výkonu počítača vo všeobecnosti. Použitie drahých riešení založených na poliach RAID len čiastočne rieši problém nerovnováhy vo výkone procesorov a úložných subsystémov na báze HDD. A v budúcnosti sa nerovnováha vo výkone procesorov a HDD bude len zvyšovať a nevyhnutne dospejeme k záveru, že výkon počítača v mnohých aplikáciách už nebude určovaný výkonom procesora, ale zostane na najslabšom článku – subsystéme ukladania dát. Od roku 1996 sa teda priemerný výkon procesorov zvýšil 175-krát, zatiaľ čo výkon HDD (rozumej selektívne čítanie blokov o veľkosti 20 KB) len 1,3-krát.
|
Dnes je jediným spôsobom, ako tento problém vyriešiť, prejsť z HDD na SSD (Solid State Drive) založené na flash pamäti. Tieto disky sú schopné poskytnúť úroveň výkonu, ktorá je plne v súlade s výkonom dnešných viacjadrových procesorov.
Vysoký výkon však nie je jedinou výhodou SSD diskov. Sú tiež úplne tiché, pretože nemajú žiadne pohyblivé časti a najmä v prípade notebookov spotrebujú oveľa menej energie ako pevné disky. Spotreba bežného 2,5-palcového HDD v aktívnom režime je teda približne 2,5-3 W a približne 0,85-1 W v režime nečinnosti (Idle). Ak HDD nie je aktívny, tak po chvíli (v závislosti od nastavení) prejde do režimu nízkej spotreby (Standby alebo Sleep) a keď tento režim opustí, roztočenie trvá cca 1-2 sekundy. Typická spotreba SSD (neserverového) v aktívnom režime je približne 0,15 W a v nečinnom režime - 0,06 W. Navyše, ak je disk správne nakonfigurovaný, prechod z aktívneho režimu do režimu nízkej spotreby nastane automaticky, ak je disk neaktívny po dobu 25 ms. A tieto disky sa zapnú takmer okamžite, pretože sa jednoducho nemajú čo točiť. Všimnite si, že na to, aby SSD automaticky prešiel do režimu nízkej spotreby, musíte povoliť funkciu Device Initiated Power Management (DIPM) v registri, pretože funkcia Host Initiated Power Management (HIPM) je predvolene nastavená, keď samotný disk neovláda prechod do režimu nízkej spotreby a operačný systém.
Jednotky SSD nie sú horšie ako tradičné jednotky HDD, pokiaľ ide o také charakteristiky, ako je stredná doba medzi poruchami (MTFB). Ak je teda pre HDD stredný čas medzi poruchami asi 300 tisíc hodín, tak pre SSD disky je to viac ako milión hodín.
Zdalo by sa, že ak sú výhody SSD diskov také zrejmé, prečo ešte neboli široko používané? Bohužiaľ, SSD disky majú tiež vážne nevýhody. Po prvé, moderné SSD nie sú porovnateľné s HDD z hľadiska kapacity. Ak teda kapacita HDD (3,5 palca) dosiahne 3 TB, tak maximálna kapacita SSD (2,5 palca) je len 512 GB. Pravda, ak porovnáme 2,5-palcové SSD a HDD disky, tak ich kapacita je celkom porovnateľná.
Druhou nevýhodou SSD diskov je ich cena, ktorá je niekoľkonásobne vyššia ako cena HDD.
S ohľadom na kapacitu SSD diskov však nie je všetko také zlé, ako by sa mohlo zdať. Kapacita úložiska SSD rastie oveľa rýchlejšie ako kapacita úložiska HDD a nie je ďaleko deň, kedy úložisko SSD prekoná kapacitu úložiska HDD. Tu je niekoľko zaujímavých štatistík, ktoré to dokazujú. V roku 2006 Intel, jeden z popredných hráčov na trhu SSD, vyrábal NAND flash pamäťové čipy pre SSD pomocou 90nm procesnej technológie, pričom ich kapacita bola 1 alebo 2 Gb. V roku 2009 spoločnosť Intel vydala čipy flash pamäte už na 34nm procesnej technológii a kapacita čipov začala byť 32 Gbps. V roku 2010 spoločnosť zvládla 25nm výrobný proces pre 64Gb flash pamäťové čipy. Ako vidíte, rýchlosť rastu kapacity pamäťových flash čipov pre SSD disky je pôsobivá: v skutočnosti sa každý rok zdvojnásobuje. Takže čoskoro SSD prevýšia HDD.
Treba si tiež uvedomiť, že hoci je rozšírené používanie SSD diskov ešte ďaleko, nie je pravda, že by sa SSD disky vôbec nekupovali. Štatistiky sú nasledovné: v roku 2008 sa na svete predalo len 700 000 SSD diskov, v roku 2009 bol objem predaja už 2 milióny kusov a tento rok to podľa prognóz dosiahne 5,9 milióna kusov. Predpokladá sa, že do roku 2013 bude trh SSD diskov predstavovať 61,8 milióna kusov.
Predpovede predaja SSD diskov sú teda veľmi optimistické, ale neodpovedajú na hlavnú otázku: čo by mali používatelia robiť dnes, keď kapacita SSD diskov stále nie je dostatočná a ich cena je stále veľmi vysoká? Ak hovoríme o domácich užívateľoch, potom, samozrejme, nemá zmysel vyhadzovať HDD za účelom inštalácie SSD. Stále však môžete zlepšiť výkon svojho počítača pomocou jednotiek SSD. Optimálnym riešením je, keď stolný počítač používa kombináciu jedného SSD a jedného alebo viacerých HDD. Na SSD si môžete nainštalovať operačný systém a všetky programy (na to vám postačí 80 GB disk) a na ukladanie dát využiť HDD.
Flash bunkové zariadenie
Ako sme povedali, hlavnou výhodou SSD diskov je ich vyšší výkon v porovnaní s HDD, ale neboli uvedené žiadne špecifické vlastnosti, ako napríklad sekvenčné a selektívne rýchlosti čítania a zápisu. Predtým, ako pristúpite k zváženiu rýchlostných charakteristík jednotiek SSD, ako aj typov jednotiek SSD, musíte sa oboznámiť s funkciami ich architektúry a procesom čítania a zapisovania informácií na tieto jednotky. Začnime krátkym popisom štruktúry flash pamäťovej bunky.
Na najjednoduchšej úrovni je bunka flash pamäte n-kanálový MOSFET-tranzistor s tzv. Pripomeňme, že obvyklé n-kanálový MOSFET tranzistor (štruktúra n-p-n) môže byť v dvoch stavoch: otvorený a uzamknutý (zatvorený). Riadením napätia medzi odtokom a bránou je možné vytvoriť elektrónový vodivý kanál ( n-kanál) medzi zdrojom a odtokom (obr. 1). Napätie, pri ktorom sa vyskytuje vodivý kanál, sa nazýva prahové napätie. Prítomnosť vodivého kanála zodpovedá otvorenému stavu tranzistora a neprítomnosť (keď tranzistor nie je schopný viesť prúd zo zdroja do odtoku) - zablokovaná.
Ryža. 1. MOSFET zariadenie (otvorený a zatvorený stav)
V otvorenom stave je napätie medzi odtokom a zdrojom blízke nule a v zatvorenom stave môže dosiahnuť vysokú hodnotu. Samozrejme, samotný tranzistor nie je schopný uchovávať informácie. V skutočnosti je plávajúca uzávierka určená na ukladanie informácií (obr. 2). Je vyrobený z polykryštalického kremíka a je celý obklopený dielektrickou vrstvou, ktorá mu zabezpečuje úplnú absenciu elektrického kontaktu s prvkami tranzistora. Plávajúca brána je umiestnená medzi kontrolnou bránou a substrátom vyrobeným z p-n-prechody. Takáto uzávierka je schopná uchovávať náboj, ktorý je na nej umiestnený (zápor), neobmedzenú dobu (až 10 rokov). Prítomnosť alebo neprítomnosť nadmerného záporného náboja (elektrónov) na plávajúcej bráne možno interpretovať ako logickú jednotku a nulu.
Ryža. 2. Tranzistorové zariadenie s plávajúcim hradlom a čítanie obsahu pamäťovej bunky
Najprv zvážte situáciu, keď na plávajúcej bráne nie sú žiadne elektróny. V tomto prípade sa tranzistor správa ako konvenčný tranzistor, o ktorom sme už hovorili. Keď sa na riadiace hradlo (inicializácia pamäťovej bunky) privedie kladné napätie, ktoré sa rovná prahovej hodnote, v oblasti hradla sa vytvorí vodivý kanál - a tranzistor prejde do otvoreného stavu. Ak je na plávajúce hradlo umiestnený prebytočný záporný náboj (elektróny), potom aj keď je prahové napätie privedené na riadiacu bránu, kompenzuje elektrické pole vytvorené riadiacou bránou a zabraňuje vytvoreniu vodivého kanála, tj. tranzistor bude v uzavretom stave.
Prítomnosť alebo neprítomnosť náboja na plávajúcej bráne teda jednoznačne určuje stav tranzistora (otvorený alebo zatvorený), keď sa na riadiacu bránu aplikuje rovnaké prahové napätie. Ak je napájanie riadiacej brány interpretované ako inicializácia pamäťovej bunky, potom napätie medzi zdrojom a kolektorom možno použiť na posúdenie prítomnosti alebo neprítomnosti náboja na plávajúcej bráne.
To znamená, že pri absencii riadiaceho napätia na bráne, bez ohľadu na prítomnosť alebo neprítomnosť náboja na plávajúcej bráne, bude tranzistor vždy zatvorený a keď sa na bránu použije prahové napätie, stav tranzistor bude určený prítomnosťou náboja na plávajúcej bráne: ak je náboj, potom bude tranzistor zatvorený a výstupné napätie bude vysoké; ak nie je žiadny náboj, potom bude tranzistor otvorený a výstupné napätie bude nízke.
Uzavretý stav tranzistora (neprítomnosť vodivého kanála) sa zvyčajne interpretuje ako logická nula a otvorený stav (prítomnosť vodivého kanála) sa považuje za logickú jednotku. Pri inicializácii pamäťovej bunky (privedením prahového napätia na hradlo) sa teda prítomnosť náboja na plávajúcom hradle interpretuje ako logická nula a jeho absencia sa považuje za logickú (pozri tabuľku).
Ukázalo sa, že ide o akúsi elementárnu pamäťovú bunku, ktorá dokáže uložiť jeden informačný bit. V tomto prípade je dôležité, aby sa náboj na plávajúcej hradle (ak existuje) mohol udržiavať ľubovoľne dlhý čas ako počas inicializácie pamäťovej bunky, tak aj pri absencii napätia na riadiacom hradle. V tomto prípade bude pamäťová bunka energeticky nezávislá. Zostáva len zistiť, ako nabiť plávajúcu bránu (zapísať obsah pamäťovej bunky) a odtiaľ ju odstrániť (vymazať obsah pamäťovej bunky).
Náboj je umiestnený na plávajúce hradlo buď metódou vstrekovania horúcich elektrónov (CHE-Channel Hot Electrons) alebo tunelovou metódou Fowler-Nordheim (obr. 3). Nálož sa odstraňuje iba metódou Fowlerovho tunelovania.
Ryža. 3. Proces zápisu a vymazania informačného bitu do tranzistora s plávajúcim hradlom
Pri použití metódy vstrekovania horúcich elektrónov sa na zbernú a riadiacu bránu aplikuje vysoké napätie (na kontrolnú bránu sa aplikuje napätie vyššie ako prahová hodnota), aby elektróny v kanáli dostali dostatok energie na prekonanie potenciálnej bariéry vytvorenej tenká dielektrická vrstva a tunel do oblasti plávajúceho hradla (pri čítaní sa na riadiace hradlo aplikuje menšie napätie a nepozoruje sa žiadny tunelovací efekt).
Na odstránenie náboja z plávajúceho hradla (proces vymazania pamäťovej bunky) sa na riadiace hradlo privedie vysoké záporné napätie a na zdrojovú oblasť sa privedie kladné napätie. To spôsobí, že elektróny tunelujú z oblasti plávajúcej brány do oblasti zdroja (Fowler-Nordheim (FN) kvantové tunelovanie).
Tranzistor s plávajúcim hradlom, ktorý sme uvažovali, môže pôsobiť ako jednotková bunka flash pamäte. Jednotranzistorové články však majú množstvo významných nedostatkov, z ktorých hlavnou je slabá škálovateľnosť. Faktom je, že pri organizovaní pamäťového poľa je každá pamäťová bunka (tranzistor) pripojená k dvom kolmým zberniciam: riadiace brány - k zbernici nazývanej slovná čiara a odtoky - k zbernici nazývanej bitová čiara (v budúcnosti to bude organizácia bude uvažovaná na príklade NOR -architektúra). V dôsledku prítomnosti vysokého napätia v obvode počas záznamu vstrekovaním horúcich elektrónov musia byť všetky vedenia - slová, bity a zdroje - umiestnené v dostatočne veľkej vzdialenosti od seba, aby sa zabezpečila požadovaná úroveň izolácie, čo prirodzene ovplyvňuje obmedzenie Flash pamäť.
Ďalšou nevýhodou jednotranzistorovej pamäťovej bunky je efekt nadmerného odvádzania náboja z plávajúceho hradla, ktorý nie je možné kompenzovať procesom zápisu. V dôsledku toho sa na plávajúcom hradle vytvorí kladný náboj a tranzistor zostáva vždy zapnutý.
Široko sa používajú aj iné typy pamäťových buniek, ako napríklad bunka SST (obrázok 4) vyvinutá spoločnosťou Silicon Storage Technology, Inc. V tranzistore článku SST boli zmenené tvary plávajúceho a riadiaceho hradla. Riadiaca brána je svojou hranou zarovnaná s okrajom odtoku a jej zakrivený tvar umožňuje umiestniť plávajúcu bránu čiastočne pod ňu a súčasne nad oblasť zdroja. Takéto usporiadanie plávajúceho hradla umožňuje na jednej strane zjednodušiť proces nanášania náboja naň metódou vstrekovania horúcich elektrónov a na druhej strane proces odstraňovania náboja v dôsledku Fowlerov-Nordheimov tunelový efekt.
Ryža. 4. Štruktúra pamäťovej bunky SST
Po odstránení náboja nastáva tunelovanie elektrónov nie v zdrojovej oblasti, ako v uvažovanom jednotranzistorovom článku, ale v oblasti riadiacej brány. Na tento účel sa na riadiacu bránu privádza vysoké kladné napätie. Vplyvom elektrického poľa vytvoreného riadiacou bránou dochádza k tunelovaniu elektrónov z plávajúcej brány, čomu napomáha jej tvar zakrivený smerom k okrajom.
Keď sa na plávajúcu bránu umiestni náboj, odtok sa uzemní a na zdroj a riadiacu bránu sa privedie kladné napätie. V tomto prípade riadiaca brána tvorí vodivý kanál a napätie medzi odtokom a zdrojom „urýchľuje“ elektróny, čím im dáva dostatok energie na prekonanie potenciálnej bariéry, to znamená na tunelovanie do plávajúcej brány.
Na rozdiel od pamäťovej bunky s jedným tranzistorom má bunka SST mierne odlišnú schému usporiadania pamäťového poľa.
Viacúrovňové a jednoúrovňové bunky flash pamäte
Všetky doteraz diskutované typy pamäťových buniek sú schopné uložiť iba jeden bit informácie na bunku. Takéto pamäťové bunky sa nazývajú jednoúrovňové (Single Level Cell, SLC). Existujú však aj také bunky, z ktorých každá ukladá niekoľko bitov – ide o viacúrovňové bunky, alebo MLC (Multi Level Cell).
Ako už bolo uvedené pri opise jednotranzistorovej pamäťovej bunky, prítomnosť logickej jednotky alebo nuly je určená hodnotou napätia na bitovej linke a závisí od prítomnosti alebo neprítomnosti náboja na plávajúcej bráne. Ak sa na riadiacu bránu aplikuje prahové napätie, potom pri absencii náboja na plávajúcej bráne je tranzistor otvorený, čo zodpovedá logickej jednotke. Ak je na plávajúcej bráne záporný náboj, ktorý svojim poľom tieni pole vytvorené riadiacou bránou, potom je tranzistor v uzavretom stave, čo zodpovedá logickej nule. Je zrejmé, že aj v prípade záporného náboja na plávajúcej bráne je možné tranzistor prepnúť do otvoreného stavu, avšak na tento účel bude potrebné na riadiacu bránu priviesť napätie, ktoré presahuje prahovú hodnotu. . Preto neprítomnosť alebo prítomnosť náboja na plávajúcej bráne možno posúdiť podľa prahovej hodnoty napätia na ovládacej bráne. Keďže prahové napätie závisí od hodnoty náboja na plávajúcej bráne, je možné nielen určiť dva obmedzujúce prípady - neprítomnosť alebo prítomnosť náboja, ale aj posúdiť množstvo náboja podľa hodnoty prahového napätia. . Ak je teda možné umiestniť na plávajúcu bránu rôzny počet úrovní nabitia, z ktorých každá má svoju vlastnú prahovú hodnotu napätia, potom môže byť v jednej pamäťovej bunke uložených niekoľko informačných bitov. Napríklad na uloženie 2 bitov do jednej bunky pomocou takéhoto tranzistora je potrebné rozlišovať medzi štyrmi prahovými napätiami, to znamená, aby bolo možné umiestniť štyri rôzne úrovne nabitia na plávajúce hradlo. Potom môže byť každému zo štyroch prahových napätí priradená kombinácia dvoch bitov: 00, 01, 10, 11.
Aby bolo možné zapísať 4 bity do jednej bunky, je potrebné rozlíšiť už 16 prahových napätí.
MLC bunky aktívne vyvíja spoločnosť Intel, preto sa pamäťová technológia založená na MLC bunkách nazýva Intel StrataFlash.
Pamätajte, že pamäťové bunky SLC poskytujú vyššiu rýchlosť čítania a zápisu. Okrem toho sú odolnejšie, no SSD na ich základe sú drahšie, keďže pri rovnakej kapacite SSD na báze MLC a SLC pamäťových buniek bude počet samotných pamäťových buniek na MLC disku polovičný (v prípad štvorúrovňovej pamäte buniek). Preto sa disky SSD založené na pamäťových bunkách SLC používajú hlavne v serveroch.
Architektúra Flash Array
Najjednoduchšia flash pamäťová bunka na báze tranzistora s pohyblivým hradlom, ktorú sme uvažovali a ktorá je schopná uložiť jeden bit informácie, môže byť použitá na vytvorenie energeticky nezávislých pamäťových polí. Aby ste to dosiahli, stačí vhodným spôsobom skombinovať veľa buniek do jedného poľa, to znamená vytvoriť architektúru pamäte.
Existuje niekoľko typov architektúry flash pamäte, teda spôsobov, ako spojiť pamäťové bunky do jedného poľa, no najviac sa používajú architektúry NOR a NAND. Všimnite si, že SSD používajú organizáciu pamäte typu NAND, ale pre lepšie pochopenie funkcií tejto architektúry je logické najprv zvážiť jednoduchšiu architektúru NOR. Navyše to bola architektúra NOR, ktorá bola prvou architektúrou použitou vo flash pamäti.
Architektúra NOR (obr. 5) predpokladá paralelný spôsob spájania pamäťových buniek do poľa. Ako už bolo uvedené, na inicializáciu pamäťovej bunky, to znamená na získanie prístupu k obsahu bunky, je potrebné aplikovať prahovú hodnotu napätia na riadiacu bránu. Preto musia byť všetky riadiace brány napojené na riadiacu linku nazývanú Word Line. Analýza obsahu pamäťovej bunky sa vykonáva podľa úrovne signálu na kolektore tranzistora. Preto sú zvody tranzistorov pripojené k linke nazývanej Bit Line.
Ryža. 5. Architektúra NOR
Architektúra NOR vďačí za svoj názov logickej operácii „OR-NOT“ (anglická skratka – NOR). Logická operácia NOR na viacerých operandoch vytvára hodnotu jedna, keď sú všetky operandy nulové, a nulovú hodnotu vo všetkých ostatných prípadoch. V tomto prípade máme na mysli princíp spájania tranzistorov všeobecne, a nie konkrétne tranzistorov s plávajúcim hradlom.
Uvažujme ako príklad niekoľko tranzistorov (bez plávajúceho hradla) pripojených na rovnakú bitovú linku (obr. 6). V tomto prípade, ak je otvorený aspoň jeden tranzistor, výstupné napätie na bitovej linke bude nízke. A iba v prípade, že sú všetky tranzistory zatvorené, napätie na bitovej linke bude vysoké. Dostaneme pravdivostnú tabuľku vstupných napätí na hradlách tranzistorov a výstupného napätia na bitovej linke, zodpovedajúcej pravdivostnej tabuľke logickej funkcie „ALEBO-NIE“ (NOR). Preto sa takáto kombinácia tranzistorov nazýva NOR.
Ryža. 6. NOR zapojenie tranzistora
Architektúra NOR poskytuje náhodný rýchly prístup k akejkoľvek pamäťovej bunke, avšak procesy zapisovania (použitím metódy vstrekovania horúcich elektrónov) a vymazávania informácií sú dosť pomalé. Navyše, vzhľadom na technologické vlastnosti výroby flash pamäťových čipov s architektúrou NOR je veľkosť bunky veľká, takže táto pamäť nie je dobre škálovateľná.
Ďalšou bežnou architektúrou flash pamäte je architektúra NAND (obrázok 7), ktorá zodpovedá logickej operácii NAND. Operácia NAND vytvára hodnotu nula iba vtedy, keď sú všetky operandy nulové, a hodnotu jedna vo všetkých ostatných prípadoch. Architektúra NAND zahŕňa sériové zapojenie tranzistorov, v ktorom je kolektor každého tranzistora pripojený k zdroju susedného tranzistora a v sérii niekoľkých tranzistorov zapojených do série je len jeden z nich pripojený k bitovej linke. Navyše, keď uvažujeme o architektúre pripojenia, nehovoríme konkrétne o tranzistoroch s plávajúcim hradlom.
Ryža. 7. Architektúra NAND
Uvažujme skupinu takýchto tranzistorov zapojených do série (bez plávajúceho hradla) (obr. 8). Ak sa riadiace napätie na bránach všetkých tranzistorov rovná prahovej hodnote, potom sú všetky tranzistory v otvorenom stave a výstupné napätie (napätie na bitovej linke) bude nízke, čo zodpovedá logickej nule. Ak je vstupné napätie na aspoň jednom tranzistore nízke (pod prahovou hodnotou), to znamená, ak je aspoň jeden tranzistor vo vypnutom stave, potom bude napätie na bitovej linke vysoké, čo zodpovedá logickej jednotke. Dostaneme pravdivostnú tabuľku vstupných napätí na hradlách tranzistorov (napätí na riadku slova) a výstupného napätia na bitovom riadku, zodpovedajúcu pravdivostnej tabuľke logickej funkcie „NAND“ (NAND). Preto sa takáto kombinácia tranzistorov nazýva NAND.
Ryža. 8. Zapojenie tranzistorov podľa schémy NAND
V schéme zapojenia NAND s plávajúcim hradlom sú konvenčné tranzistory (bez plávajúceho hradla) zapojené do skupiny tranzistorov zapojených do série na oboch koncoch, ktoré izolujú skupinu tranzistorov od zeme aj od bitového vedenia a spájajú celú skupinu tranzistorov s bitový riadok pri ich inicializácii.
V porovnaní s architektúrou NOR táto architektúra vďaka zvláštnostiam výrobného procesu (kombinácia kolektorov a zdrojov susedných tranzistorov a oveľa menší počet vodičov) umožňuje kompaktnejšie usporiadanie tranzistorov, a preto je dobre škálovateľná. . Na rozdiel od architektúry NOR, kde sa informácie zapisujú metódou vstrekovania horúcich elektrónov, v architektúre NAND sa záznam uskutočňuje metódou tunelovania FN, čo umožňuje implementovať rýchlejší záznam ako pri architektúre NOR.
Prirodzene vyvstáva otázka: ako možno získať prístup k jednej pamäťovej bunke v architektúre NAND (čítať obsah bunky)? V skutočnosti, ak je aspoň jeden z tranzistorov v takejto sériovo zapojenej skupine v uzavretom stave (čo možno interpretovať ako prítomnosť náboja na plávajúcom hradle zodpovedajúceho tranzistora), potom bude napätie na bitovej linke byť vysoká bez ohľadu na stav zostávajúcich buniek. Na prístup ku konkrétnej bunke nestačí jednoducho priviesť prahové napätie na hradlo tranzistora zodpovedajúceho tejto bunke a zmerať napätie na bitovej linke. Je tiež potrebné, aby všetky ostatné tranzistory boli v otvorenom stave. Za týmto účelom je hradlo tranzistora zodpovedajúceho pamäťovej bunke, ktorej obsah je potrebné prečítať, napájané prahovou hodnotou napätia a hradla všetkých ostatných tranzistorov sú napájané napätím, ktoré presahuje prahovú hodnotu a postačuje na vytvorenie vodivý kanál, aj keď je na plávajúcej bráne náboj, ale nepostačuje na kvantové tunelovanie nábojov. V tomto prípade všetky tieto tranzistory prejdú do otvoreného stavu a napätie na bitovej linke je určené prítomnosťou alebo absenciou náboja na pohyblivom hradle tranzistora zodpovedajúceho pamäťovej bunke, ku ktorej sa pristupuje.
Logická štruktúra NAND flash pamäte
Ako sme už uviedli, SSD používajú flash pamäť organizovanú ako NAND, takže v budúcnosti sa zameriame len na NAND flash pamäte.
Napriek tomu, že flash pamäť umožňuje prístup čítať, zapisovať a mazať jednu bunku, pre efektívnejšie využitie elementárnych pamäťových buniek boli skombinované do polí so štvorúrovňovou štruktúrou. Na najnižšej úrovni je elementárna pamäťová bunka a elementárne bunky spojené do poľa obsahujúceho 4 KB údajov sa nazývajú pamäťová stránka. 128 takýchto stránok tvorí 512 KB pamäťový blok (niekedy je v pamäťovom bloku zahrnutých 64 stránok) a 1024 blokov tvorí 512 MB pole. Logická štruktúra spájania buniek do polí je teda celkom jednoduchá. Stránka je ako klaster (sektor) na pevnom disku a predstavuje minimálnu veľkosť dát, ktorú flash pamäť dokáže spracovať. Pri vykonávaní operácií čítania, zápisu a odstraňovania je však zásadný rozdiel medzi klastrom pevných diskov a flash stránkou. Ak je teda možné na pevnom disku klaster čítať, zapisovať a mazať, potom v pamäti flash sú operácie čítania a zápisu možné na stránkach s veľkosťou 4 kB a vymazanie údajov je možné iba v blokoch s veľkosťou 512 kB. Navyše, akonáhle sú informácie zapísané na stránku, nemožno ich prepísať, kým nie sú vymazané (vymazané).
Funkcie operácií zápisu údajov na disky SSD
Ako sme už uviedli, zápis a čítanie údajov v pamäti NAND flash je možné na stránkach s veľkosťou 4 KB a vymazanie údajov je možné iba v blokoch s veľkosťou 512 KB. Vo všeobecnosti je proces zapisovania informácií na SSD veľmi odlišný od rovnakého procesu s HDD. Je to spôsobené napríklad tým, že výkon SSD diskov sa v čase mení a navzájom sa líšia rýchlosti sekvenčného a selektívneho prístupu k flash pamäti. Aby sme si tieto javy vysvetlili, pozrime sa bližšie na procesy zápisu na HDD a SSD disky.
V prípade pevných diskov sa najmenšia jednotka informácií, s ktorými pracuje systém správy pevného disku, nazýva sektor alebo blok. Na pevnom disku je veľkosť sektora 4 KB (v novších modeloch) alebo 512 bajtov. Na adresovanie sektorov (blokov) na disku sa používa metóda LBA (Logical Block Addressing), pri ktorej má každý blok adresovaný na pevnom disku svoje sériové číslo - celé číslo začínajúce od nuly (teda prvý blok LBA = 0, druhý LBA = 1 atď.). Počet blokov LBA na disku je určený počtom valcov, stôp, sektorov a čítacích/zápisových hláv. Číslo bloku LBA sa teda vypočíta pomocou vzorca:
LBA = [(Valec X No_of_heads + Heads) X Sektory/stopa] + )
