Solid State Drive

Przykładowy dysk SSD 2,5" firmy Intel

Budowa przykładowego dysku SSD z pamięciami firmy Samsung

Porównanie 2,5" dysków HDD (z lewej) i SSD (pośrodku)

SSD (ang. Solid State Drive, rzadko Solid State Disk) – urządzenie pamięci masowej, służące do przechowywania danych, zbudowane w oparciu o pamięć typu flash.

Nazwa

Termin "solid-state" nawiązuje do fizyki ciała stałego (ang. solid-state physics) i zwykle oznacza zastosowanie w danym urządzeniu technologii półprzewodnikowych, w odróżnieniu od technologii wykorzystujących lampy elektronowe. Jednak w odniesieniu do SSD, użyto terminu "solid-state" aby zaakcentować zastosowanie w tym urządzeniu wyłącznie elementów elektronicznych, zamiast występujących w poprzedzających je konstrukcyjnie dyskach twardych (ang. Hard Disk Drive - HDD) - elementów elektromechanicznych.

Aby zachować kompatybilność z wcześniejszymi rozwiązaniami, SSD ma interfejs dysku twardego (najczęściej SATA), dzięki czemu w nazwie pojawia się termin "napęd" (ang. drive) lub "dysk" (ang. disk).

Dostępne są także dyski SSD zainstalowane na kartach PCI-Express.

Historia

Pierwsze pamięci ferrytowe zwane pomocniczymi jednostkami pamięci (dziś historycznie: pierwszymi urządzeniami SSD), pojawiły się w okresie używania komputerów zbudowanych w oparciu o lampy elektronowe. Jednak po pojawieniu się tańszych pamięci bębnowych, zarzucono dalszy ich rozwój. W latach 70. i 80. wraz z rozwojem elektroniki półprzewodnikowej, idea urządzenia SSD odżyła, tym razem w formie trwałej pamięci zbudowanej z półprzewodników. Zastosowano je w pierwszych wersjach superkomputerów firmy IBM: Amdahl i Cray, jednak bardzo wysoka cena powodowała niewielkie zainteresowanie i niski popyt.

Na większą skalę zaczęto produkować urządzenia oparte na pamięci półprzewodnikowej od połowy lat 90. XX wieku głównie przez korporację SanDisk, z przeznaczeniem dla przemysłu i wojska. Ze względu na wciąż bardzo wysoką cenę, niedopracowaną technologię i brak standaryzacji, urządzenia SSD miały małe pojemności (rzędu kilkanaście-kilkadziesiąt MB) oraz nietypowe wymiary (1,3", 1,8" oraz 2,5"). Na początku XXI wieku rozwój technologii informatycznych przyniósł wzrost zapotrzebowania na pamięci flash. Objawiło się to stale wzrastającym popytem na karty pamięci o coraz większych pojemnościach, spadkiem cen tychże kart oraz szybkim rozwojem zastosowanej w nich technologii. Mimo że obecnie koszt komercyjnego urządzenia SSD jest wysoki, coraz częściej zastępuje się nimi tradycyjne dyski twarde – zwykle w komputerach przenośnych, gdzie priorytetową sprawą jest niski pobór energii i odporność na przeciążenia spowodowane ruchem komputera.

Działanie

Zasada działania pamięci w urządzeniu SSD jest podobna do tej, jaką stosuje się w pamięciach flash.

Podstawową zaletą SSD jest brak ruchomych części. Dodatkowo dyski te charakteryzują się zdecydowanie krótszym czasem dostępu do danych (kilkadziesiąt razy), cichszą pracą oraz o wiele większą odpornością na uszkodzenia mechaniczne (powodowane np. wstrząsami w czasie pracy lub upadkiem z wysokości).

Inną sprawą jest wykorzystanie pamięci SSD w komputerach przemysłowych, gdzie nie jest istotna duża pojemność jak to ma miejsce w przypadku klasycznych HDD, lecz przede wszystkim pewność działania i odporność na wibracje. Pamięci SSD w aplikacjach przemysłowych nie wymagają pojemności rzędu 50–100 GB, bo w praktyce wykorzystywane są pojemności rzędu 512 MB–8 GB i to w zupełności wystarcza by przy relatywnie niskich kosztach pamięć spełniała swoją rolę. Koszty nośników flash o niskich pojemnościach są porównywalne z dyskami HDD o dużych pojemnościach, lecz przewaga w pewności działania, stabilności i czasie dostępu jest bezapelacyjnie po stronie niezawodnych nośników SSD w wykonaniu przemysłowym (tzw. Industrial Grade SSD). Dodatkowo markowe nośniki SSD cechują się zaawansowanymi technologiami usprawniającymi pracę i podnoszącymi żywotność całej pamięci poprzez wysoce zaawansowane algorytmy rozpraszania danych po powierzchni dysku.

Istotną cechą jest także szeroki zakres temperatur pracy, których magnetyczne dyski HDD nie były przez wiele lat w stanie znieść. Nośniki SSD mogą być przystosowane do stałej pracy w zakresie temperatur pracy od -40 °C aż do +85 °C, jednakże dotyczy to wyłącznie dysków opartych na pamięci NAND Flash typu SLC (bariera technologiczna nie pozwala tańszym dyskom SSD MLC pracować w temperaturach niższych niż -25 °C, gdyż wówczas szybko "gubią" dane). Jest to bardzo istotna cecha tych nośników, gdyż aplikacje przemysłowe często znajdują się na halach, w skrzynkach na zewnątrz budynków, w pobliżu maszyn wytwarzających spore ilości ciepła. Celem pamięci SSD jest w tych aplikacjach niezawodna praca. Także odporność na długotrwałe działanie takich właśnie skrajnych temperatur (co w przypadku dysków HDD stanowi wielką wadę). Z tego powodu nośniki flash SSD wykorzystywane są coraz powszechniej w przemysłowych aplikacjach.

Wprowadzenie pamięci SSD do masowej produkcji będzie wiązało się ze zmianą cen pamięci flash. Bezpośrednio ma to związek z rozwojem technologii MLC flash (obecnie 2 lecz niebawem 3 i 4 bity informacji na 1 jednostkę logiczną), która jest podstawą do obniżania kosztów za 1 GB danych. Jednak wraz ze zwiększaniem się liczby bitów na 1 komórkę pamięci flash maleje pewność zapisu (występują większe przekłamania pojedynczych bitów informacji).

Kolejną dość istotną różnicą przy zakupie dysku SSD do strategicznego urządzenia jest fakt, czy kupuje się go od "producenta", czy "składacza". Wiele popularnych firm "składających" dyski SSD oferuje je w bardzo niskich cenach, lecz nie jest w stanie zapewnić powtarzalności i kompatybilności dysków nawet w obrębie tej samej partii produkcyjnej. Jest to związane z tym, że inaczej niż w przypadku HDD, dyski SSD można o wiele łatwiej zbudować (czysta elektronika, brak patentów mechanicznych) z elementów teoretycznie kompatybilnych. Producent wytwarza dyski SSD od początku do końca, tj. cała elektronika, badania nad utrzymaniem kompatybilności i zgodności interfejsów, powtarzalność partii produkcyjnych i dostęp do pełnej dokumentacji zawiera się w jednej fabryce (zespole fabryk). Zapewnia to niezawodność oraz zgodność z różnymi urządzeniami (starymi jak i nowymi) dostępnymi na rynku.

Choć ich obecność na rynku detalicznym jest w tej chwili śladowa, szacuje się, iż około roku 2009 urządzenia te będą seryjnie montowane w około 10% komputerów przenośnych. Są one znacznie cichsze w porównaniu do wirujących poprzedników (HDD) i jak na razie o wiele droższe. Pierwszym producentem montującym urządzenia SSD jako opcję w laptopach był Apple. Pierwszym producentem montującym pamięci SSD we wszystkich laptopach serii (bez możliwości zamówienia modelu z HDD) był Lenovo.

Dyski SSD w czasie pracy ze względu na brak elementów mechanicznych same z siebie nie wydają odgłosów. Konstrukcje pewnych producentów mogą wydawać odgłosy. Źródłem mogą być drgania wentylatorów chłodzących oraz odgłosy pochodzące od dławików w układach zasilających dyski SSD. W tym drugim wypadku słyszalny jest dźwięk wysokiej częstotliwości zmodulowany sygnałem o niskiej częstotliwości skorelowany z obciążeniem dysku (zmiany poboru prądu w zależności od obciążenia).

Obecnie dostępne są na rynku dyski o pojemności 32, 40, 64, 80, 120, 160, 250, 500 GB, a nawet 1 i 2 TB. Cena dysków to ok. 5-6PLN/1GB, zależy także od całkowitej pojemności i producenta.

Linki zewnętrzne

• Strona www zespołu (konsorcjum firm) standaryzującego SSD. (ang.)