Beim Rechnen ist eine SSD (englisches Solid-State-Laufwerk ) oder eine SSD , eine SSD , statische Plattenhalbleiter oder einfach eine Halbleiterplatte in Quebec eine Computerhardware zum Speichern von Daten im Flash-Speicher .
Der Begriff Festkörper bedeutet, dass dieses Material aus Halbleiterspeichern für den Festkörper besteht , im Gegensatz zu der älteren Technologie von Festplatten, auf die Daten in schneller Rotation auf ein magnetisches Medium geschrieben werden.
Ohne bewegliche mechanische Teile ist eine SSD wesentlich stärker als eine Festplatte . In der Tat sind die Schalen der letzteren seit 2003 immer häufiger in Glas (obwohl immer noch sehr häufig in Aluminiumlegierungen), vor allem aber aufgrund der Tatsache, dass diese Technologie die mechanische Wechselwirkung zwischen Speicherelementen (Schalen) und Zugangselementen beinhaltet (Lese- / Schreibköpfe) können bereits leichte Stöße zu Kratzern auf der Magnetoberfläche oder zu einer Verschlechterung der Zugriffselemente führen, wodurch Daten verloren gehen oder sogar dauerhaft ausfallen. Umgekehrt haben SSDs keine beweglichen Teile, wodurch sie wesentlich widerstandsfähiger gegen Stöße und Vibrationen sind. SSDs übertreffen Festplatten auch in Bezug auf Leistung (Durchsatz, vernachlässigbare Latenz , Stromverbrauch).
SSDs haben jedoch auch Nachteile im Vergleich zu Festplatten:
Ein Trend, der um 2010 auf Desktops auftrat, besteht darin, das Betriebssystem auf einer SSD mit mäßiger Kapazität und personenbezogene Daten auf einer ähnlich teuren Festplatte mit zehn- bis zwanzigfacher Kapazität zu installieren . (Bei Laptops können Sie eine interne SSD mit einer externen Festplatte koppeln oder sogar das veraltete optische Laufwerk durch ein sekundäres Speicherlaufwerk ersetzen .)
Seit 2013 haben sich die Speicherkapazitäten von SSDs stark verändert. im Jahr 2016 können wir 4 TB finden . Im Jahr 2016 gibt es 16 TB zu einem Preis, der anspruchsvollen Fachleuten vorbehalten ist.
Der Hauptvorteil gegenüber herkömmlichen Festplatten ist das Fehlen von:
Als SSDs auftauchten, hatten die meisten 3,5-Zoll-Festplatten eine Rotationsgeschwindigkeit von 5400 bis 7200 U / min , eine durchschnittliche Latenz von ungefähr 4,2 ms , und die durchschnittliche Suchzeit für eine allgemeine öffentliche Festplatte lag meistens zwischen 8 und 12 ms . Dies ergab insgesamt eine durchschnittliche Zugriffszeit zwischen 12 und 16 ms . Diese durchschnittliche Zugriffszeit hat sich in zehn Jahren trotz der Entwicklung der Kapazitäten kaum verändert, während die Geschwindigkeiten von Mikroprozessoren , RAMs , Grafikkarten und anderen streng elektronischen Hauptkomponenten von Ein Computer hat bedeutende Fortschritte gemacht.
Die Verwendung eines Flash-Speichers beseitigt dieses Problem der Zugriffszeit praktisch, da es nur in der Größenordnung von 0,1 ms liegt . Die Reaktionsfähigkeit des Computers wird daher erheblich erhöht, und SSDs sind hinsichtlich des Durchsatzes fast immer schneller als Festplatten. Daher haben viele neuere SSD-Modelle im SATA-Format eine Lese- und Schreibgeschwindigkeit von mehr als 500 MB / s , während die schnellsten Festplatten selten 200 MB / s überschreiten . Der Unterschied ist noch deutlicher, wenn es um SSDs im PCI-Express-Format geht, die, ohne durch die SATA-Schnittstelle eingeschränkt zu sein, Geschwindigkeiten von mehreren GB pro Sekunde erreichen können .
Diese Bemerkungen müssen jedoch durch zwei Punkte qualifiziert werden:
SSDs sind demokratisierter geworden, da ihr Preis gleichzeitig mit der Kapazitätserhöhung gefallen ist. Zu Beginn der Vermarktung von SSDs, ihre sehr geringen Speicherkapazität, zunächst 4.8GB dann 16GB, machte es schwierig , einen zu installieren letztes Windows - System mit einem Sortiment von Basissoftware verbunden. Darüber hinaus war Windows XP nicht für SSDs gedacht, da sein Design mehr als sechs Jahre vor ihrem effektiven Erscheinen zurückreicht. Windows Vista verwaltete SSDs etwas besser und verfügte über die ReadyBoost- Funktion , mit der diese kleinen SSDs zusätzlich zu einer Festplatte verwendet werden konnten. In der Folge verfügten SSDs über eine ausreichende Kapazität, um ein kürzlich uneingeschränktes Windows-System zu einem akzeptablen Preis aufzunehmen. Die Lösung, die von IT-Spezialisten und Benutzern bevorzugt wird, die sich mit der Optimierung der Leistung befassen, ist zu einer Verbindung innerhalb derselben Konfiguration einer SSD für das System und einer Festplatte (oder mehr) für die Speicherung geworden. Diese Methode blieb elitär, da mindestens zwei Speichereinheiten gekauft werden mussten, von denen eine ein geringes Kapazitäts- / Preisverhältnis aufwies. Es wurde erst mit dem deutlichen Preisverfall bei SSDs demokratisiert, der zunächst stationäre High-End-PCs ausstattete, bevor er schrittweise auf Türme und Laptops mit mittlerer Reichweite ausgeweitet wurde.
Das Gigabyte für 1 € wurde in Frankreich früh erreicht September 2011, als Teil eines begrenzten Werbeangebots. Der Rückgang setzte sich fort: inNovember 2012erreichte der Durchschnittspreis ± 0,7 € / GB , dann ± 0,5 € / GB inDezember 2013 , dann ± 0,33 € / GB inJanuar 2016bei Modellen mit 1 TB in DC .
Im Mai 2015 kündigte Sandisk 6- TB- SSDs an , die eher für Computerserver bestimmt sind.
Im März 2016 kündigte Seagate eine SSD mit einer Geschwindigkeit von 10 GB / s und Samsung eine SSD mit mehr als 15 TB im 2,5-Zoll-Format (6,35 cm ) an.
Die gängigsten Modelle haben das gleiche Format wie eine 2,5-Zoll-Festplatte mit SATA-Schnittstelle (100 × 69,85 mm ), wie sie in Laptops installiert sind, und verfügen ebenfalls über ein SATA-Netzteil sowie einen SATA III- Anschluss .
Bei Geräten im 2,5-Zoll-Format muss möglicherweise ein Adapter in einem Steckplatz für das 8,89- cm- Format (3,5 Zoll ) verwendet werden , wenn er in einer stationären Computerzentrale installiert ist.
Es gibt zwei Höhen: 7- oder 9,5- mm- Adapter sowie 9,5- mm- Adapter für 7- mm- dicke SSDs , häufig in Presspahn .
Damit der Fluss nicht mehr durch die SATA-Schnittstelle eingeschränkt wird, wurden SSD-Unterstützungen in Form von Karten oder Streifen angezeigt, die über einen PCI Express- Anschluss (wie eine zusätzliche Karte) direkt mit dem Motherboard verbunden sind und als neue Grenze die Geschwindigkeit der PCI-E-Steckplätze, dh 4 Gio / s für PCI-3 x4 und 8 Gio / s für PCI-4 x4 . Dadurch können einige SSDs die GiB / s-Leiste überschreiten, während die SATA- Schnittstelle für die neueste Generation (SATA III) auf 600 Mio / s und für die SATA II- Schnittstelle, die auf älteren Computern nach wie vor weit verbreitet ist, auf 300 Mio / s begrenzt ist .
Die SSD PCI Express besteht normalerweise aus einem RAID-Controller, der zwei bis acht SSD-Module miteinander verbindet, die direkt auf der Karte platziert sind. Dies bietet eine schlüsselfertige RAID-Lösung und ist kompakter als eine SATA-RAID-Karte, die mit 8,89 cm (2,5 oder 3,5 Zoll ) großen SATA-SSDs verbunden ist . Allerdings ist diese Art der Konfiguration noch nicht die Unterstützung Trim - Befehl .
Eine solche Karte ist der Zusammenbau einer PCIe-Karte und einer M.2-Karte.
Äußerlich haben mSATA-Karten für Mini-S-ATA kein Gehäuse und sind daher kompakt, aber ihre Spezifikationen kommen denen von SSD im 2,5-Zoll-Format sehr nahe.
Ihre Abmessungen betragen 50,8 ± 0,15 mm × 29,85 ± 0,15 mm , ihre Höhen variieren je nach Marke und Modell, sodass ein Kingston UV500 4,85 mm misst , ein Samsung 860 evo mit 1 TB 3, 85 mm .
M.2 FormatDieses Format ist der Nachfolger von mSATA, dessen Abmessungen derzeit 22 mm × 80 mm sind. Andere sind jedoch verfügbar:
Der "Typ" wird durch Verketten der Breite und der Länge erstellt.
Beispiel: Ein M2 Typ 22110 hat daher eine Abmessung von 22 × 110 mm .
"Schlüssel" KerbenDie Steckverbinder sind in zwei Haupttypen erhältlich und unterscheiden sich durch ihre Kerbe (n), die als "Schlüssel" bezeichnet wird und als Busortungsgerät dient.
M + B-Taste
M-Taste - NVMe
Um die sehr hohen Preise und / oder begrenzten Kapazitäten dieser Speichereinheiten zu umgehen und gleichzeitig von ihren Vorteilen zu profitieren, wurden zu Beginn des SSD-Marketings verschiedene exotische Lösungen im Internet verkauft, zum Beispiel:
Speicherkarte bestehend aus DDR-Modulen und in PCI angeschlossen .
RAM-Modul über SATA angeschlossen .
CompactFlash-Kartenadapter.
Eine SSD speichert Daten im Flash-Speicher , ähnlich wie ein USB-Flash-Laufwerk oder eine Speicherkarte . Eine SSD ist daher ein Flash-Speichermedium, das häufig über die SATA III- Schnittstelle mit dem Computer verbunden ist. Dieses wird jedoch schrittweise durch die PCI-E- Schnittstelle ersetzt , wodurch eine viel bessere Leistung erzielt werden kann. Dieser Flash-Speicher, der in mehreren Modulen auf der Karte verteilt ist, wird von einem Controller gesteuert, der die Speicherung und Verteilung von Daten über den gesamten Speicher organisiert. Die zwischen dem Betriebssystem und dem Speicher ausgetauschten Daten durchlaufen einen Pufferspeicher . Die SSD arbeitet per Software über ein internes BIOS, das unter anderem die Manipulation verschiedener Parameter sowie die Anzeige zahlreicher Informationen ermöglicht, auf die das Betriebssystem nicht zugreifen kann.
Feature | SSD | Mechanische Scheibe |
---|---|---|
Zufällige Zugriffszeit | Ca. 0,1 ms | 2,9 bis 12 ms |
Lese- / Schreibgeschwindigkeit | Von 27 MB / s bis 3 GB / s | Von 12 bis 260 MB / s |
IOPS | 8.000 bis 3.000.000 (PCIe-Verbindung, mehrere Terabyte) | Abhängig von Drehzahl, Anzahl der Achsen, Zeit |
Zersplitterung | Keine oder nur sehr geringe Auswirkung auf die Leistung (direkter Zugriff auf jede Zelle) | Verlangsamt den Dateizugriff
Abhängig vom Typ des Dateisystems |
Lärm | Fast Null (keine beweglichen Elemente, ein leichtes Pfeifen, bekannt unter dem englischen Namen " Coil Whine (en) ", ist manchmal hörbar) | Variabel in Abhängigkeit von der Verschiebung der Leseköpfe Neigt dazu, im Laufe der Zeit zuzunehmen, insbesondere aufgrund von Fragmentierung |
Sicherheitslücken | Empfindlich gegenüber der Anzahl der Schreibzyklen Stromausfälle können dazu führen, dass das Gerät bei einigen (älteren) Modellen nicht wiederhergestellt werden kann |
Schock und Vibration, empfindlich gegenüber Magnetfeldern |
Schnitt | 4,57-6,35 cm (1,8-2,5 Zoll ) für SSDs im SATA-Format (je nach Modell)
Variable Größe für SSDs im PCI-Express-Format |
4,57-6,35-8,89 cm (1,8-2,5-3,5 Zoll) (je nach Modell) |
Masse | Ein paar zehn Gramm | Etwa 100 g für ein 2,5 "-Modell
Etwa 650 g für ein 3,5 "-Modell |
Lebensdauer | Herstellergarantie zwischen 1 und 10 Jahren Garantierte Schreibzyklen: 10.000 (SLC), 5.000 (MLC) und 1.000 (TLC) |
Herstellergarantie von 2 bis 5 Jahren
Leben ohne Grenzen von vornherein , aber begrenzt durch mechanische Zerbrechlichkeit |
Kosten / Kapazitäts-Verhältnis | Über 0,18 € / GiB ( 2019 ) | Über 0,06 € / GiB ( 2019 ) |
Speicherkapazität | Bis zu 30 TB ( Samsung PM1643), 250 GB bis 2 TB für die gängigsten Modelle im Jahr 2019 | Bis zu 12 TB , 2 bis 4 TB für die gängigsten Modelle im Jahr 2019 |
Verbrauch | 0,1 bis 0,9 W (Standby) bis 0,9 W (Aktivität) | 0,5 bis 1,3 W (Standby) 2 bis 4 W (Aktivität) |
Es gibt vier Arten von Flash-Speichern:
In Bezug auf die Leistung ohne Cache:
SLC (einstufige / 1-Bit-Zelle) >> MLC (mehrstufige / 2-Bit-Zelle) >> TLC (dreistufige / 3-Bit-Zelle) >> QLC (vierstufige / 4-Bit-Zelle)
Die Speicherung von mehreren Bits pro Zelle ermöglicht es, die Herstellungskosten stark zu reduzieren, da die Dichte mindestens verdoppelt wird, aber die Leistung, insbesondere beim Schreiben, verschlechtert und die Lebensdauer der Zellen stark verringert.
Bei 50 nm Speicher unterstützt der SLC ungefähr 100.000 Schreib- / Löschzyklen.
MLC hat eine Lebensdauer in der Größenordnung von zehnmal weniger und variiert je nach Modell zwischen etwa 3000 und 10.000 Zyklen pro Zelle.
TLC ist die Technologie mit der kürzesten Lebensdauer mit ungefähr 1000 Schreibzyklen pro Zelle.
QLC ist die Technologie mit einer Lebensdauer, die mit der DC in Schreibzyklen vergleichbar ist (ungefähr 1000 Schreibzyklen pro Zelle). Es eignet sich gut für große Mengen statischen Speichers (z. B. eine Videobibliothek oder eine Disco). Tatsächlich basiert der QLC-Speicher nicht mehr auf der 2D-NAND- Technologie (1 Schicht), sondern auf der 3D-NAND-Technologie (32 aufeinanderfolgende Schichten), um die Speicherkapazität zu erhöhen. So ist die Technologie NAND 3D entstanden . Im Gegensatz zu 2D-NAND, bei dem nur Daten auf einer Ebene gespeichert werden können, kann 3D-NAND Daten auf 32 Ebenen speichern. Daher nimmt jede Zelle der MLC um maximal 2 GB zu , während jede Zelle der DC um mindestens 48 GB zunimmt . Ein Cache , der einen Teil des QLC in SLC verwendet (dh nur ein Bit pro Zelle), ermöglicht es, die Schreibvorgänge in maskierter Zeit durchzuführen, wenn sie pünktlich sind.
Viele SSDs werden mit einer Herstellergarantie von 5 bis 10 Jahren vermarktet . Dies schützt nicht vor Datenverlust, garantiert jedoch, dass im Falle eines Fehlers (wenn wir einen Kaufnachweis aufbewahrt haben oder wenn wir uns über das Internet registriert haben) eine neue SSD mit gleichwertigen Merkmalen bereitgestellt wird, auf der wir ihre letzte wiederherstellen können Backup.
Die Mehrheit der Consumer-SSDs verwendet MLC-Speicher (2017 ist die TLC die Mehrheit), während der SLC-Speicher für High-End- SSDs reserviert ist , die hauptsächlich für den professionellen Gebrauch bestimmt sind (Unternehmen, Server), was das Hauptproblem von darstellt die Consumer-SSD: die Grenze der Schreibzyklen.
Innodisk, Entwickler von SSDs für industrielle Anwendungen, hat die iSLC-Technologie patentiert, die eine dauerhaftere und zuverlässigere Leistung als herkömmliche NAND-MLC-Blitze verspricht, jedoch zu geringeren Kosten. Es gibt auch eine Variante des MLC-Typs namens eMLC (für Enterprise MLC ), die eine höhere Anzahl von Schreibzyklen ermöglicht.
Die Lebensdauer einer SSD wird etwas anders geschätzt als die von Festplatten.
Es berücksichtigt im Wesentlichen zwei technische Merkmale:
Die TBW wird durch die folgende Formel definiert:
Es wird aus den folgenden drei Elementen berechnet:
In einigen Dokumentationen wird manchmal der Begriff DWPD (aus English Drive Writes Per Day ) verwendet, was eine andere Möglichkeit darstellt, TBW auszudrücken. Während TBW die maximale Menge an Terabyte ausdrückt, die während ihrer Lebensdauer auf eine SSD übertragen werden kann, drückt DWPD die maximale tägliche Anzahl von Überschreibungen der Gesamtkapazität der SSD aus. Dieser Wert hängt nicht von der Kapazität der SSD-Einheit ab, die im Gegensatz zur TBW betrachtet wird.
Im Allgemeinen wird TBW für SSDs der Einstiegsklasse verwendet, während DWPD eher professionellen SSDs vorbehalten ist, z. B. solchen, die in Server integriert sind.
Die DWPD wird aus der TBW und der Garantiezeit des Herstellers berechnet. es wird durch die folgende Formel definiert:
Die Formel ist reversibel, wir können auch die TBW aus der DWPD und der Garantiezeit der SSD berechnen:
Warnung: Verwechseln Sie nicht Go ( Gigabyte ), To ( Terabyte ) und Gio ( Gibibyte ), Tio ( Tebibyte ) ( Erläuterungen finden Sie im Abschnitt " Vielfache " des Byte-Artikels ).
Andere Technologien können die Lebensdauer beeinflussen, z. B. ob Trimmsteuerungen unterstützt werden oder nicht.
Mit dem Befehl Trim , der bei den neuesten SSD-Modellen verfügbar ist, können moderne Betriebssysteme Leistungseinbußen im Laufe der Zeit und die Fülle jeder Partition verhindern. Es wird von folgenden Betriebssystemen unterstützt:
Dieser Befehl zielt darauf ab, den SSD-Controller zu benachrichtigen, wenn eine Datei gelöscht wird, die dann zuvor verwendete Flash-Speicherzellen im Hintergrund während Perioden mit geringer Nachfrage löschen kann, um nachfolgende Schreibvorgänge zu optimieren, die dann ausgeführt werden können, ohne dass sie ausgeführt werden müssen die vorherige Löschung durch Flash-Speicher-Technologie auferlegt.
Diese Technik ermöglicht es auch, die Lebensdauer von SSDs zu verlängern, indem die für jeden Schreibvorgang verwendeten Zellen gedreht werden, sofern genügend freier Speicherplatz auf dem Medium verbleibt. Je mehr der verfügbare Speicherplatz eingeschränkt ist, desto mehr Schreibvorgänge werden häufig in dieselben Zellen ausgeführt, wodurch die Effizienz dieser Technik verringert wird.
Der Hersteller Kingston hat eine alternative Technik entwickelt, um die Vorteile des Trim-Befehls auch bei Betriebssystemen zu nutzen, die nicht für den Umgang mit SSD-Medien optimiert sind und diesen Befehl daher nicht unterstützen. Diese als „ Garbage Collector “ bezeichnete Technik (auf Französisch Garbage Collector ) funktioniert unabhängig vom Betriebssystem auf der Ebene der Firmware der SSD .