Was ist ein Festkörperantrieb (SSD)? Außerdem die Vor- und Nachteile

Solid State -Laufwerke (SSDs) werden schnell zum bevorzugten Computerspeicher für Betriebssysteme und Apps werden. Sie finden sie in den neuesten Laptops, Telefonen, Tablets und sogar in Konsolen.

Mit ausgezeichneter Leistung und Haltbarkeit machen diese Laufwerke einen echten Spritzer, aber was genau ist ein SSD?

In der Festplatte finden Sie eine oder mehrere Spinnscheiben mit dem Namen „Platten.Jede Platte ist in Spuren und Sektoren unterteilt. Die Platten werden normalerweise entweder aus Aluminium oder Glas hergestellt und mit magnetischem Material beschichtet.

Die Oberfläche der Platte enthält Milliarden einzelner Bereiche, die jeweils ein einzelnes Datenbit darstellen. Der Bereich kann magnetisiert oder entmagnetisiert werden, was eine oder eine Null darstellt.

Während sich die sich drehenden Platten in Tausenden von Revolutionen pro Minute bewegen.

Festplattenlaufwerke sind unglaublich komplizierte Geräte mit vielen winzigen, präzisen und fragilen beweglichen Teilen. Es ist ein modernes Wunder, dass sie so gut arbeiten wie sie.

Wie ein Solid State Drive (SSD) funktioniert

SSDs haben mehr mit Halbleitergeräten wie CPUs und RAM gemeinsam als mit Festplattenlaufwerken gemeinsam. SSDs und HDDs fungieren beide als Speichergeräte, aber SSDs funktionieren auf ganz andere Weise.

In einer typischen SSD finden Sie nur Computerchips. Es gibt den Controller -Chip des SSD, der es verwaltet, wie und wo Daten gespeichert werden, aber der Großteil einer SSD besteht aus Flash -Speicherchips.

Der Flash-Speicher ist "nichtflüchtiger" Speicher. Der flüchtige Speicher wie RAM bleibt nicht bestehen, wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird-die dort gespeicherten Daten verschwinden. Im Gegensatz dazu bestehen Ihre Daten mit dem nichtflüchtigen Speicher (wie SSDs oder USB-Laufwerken) auch dann bestehen. Aus diesem Grund werden USB -Daumenlaufwerke auch als „Flash -Laufwerke“ bezeichnet!

Moderne SSDs (und die meisten USB -Flash -Laufwerke und Speicherkarten) Verwenden Sie eine Art Flash -Speicher namens NAND Flash -Speicher. Es ist nach einer der Arten von Logik -Toren benannt, die Sie in einem Mikrochip machen können. Innerhalb des NAND -Speichers gibt es „Zellen“, die unterschiedliche elektrische Ladungswerte aufnehmen können. Durch Messung des Ladungsniveaus in einer Speicherzelle können Sie feststellen, ob es sich um eine oder eine Null handelt. Um den Inhalt einer Zelle zu ändern, verändern Sie einfach den Ladungsgrad darin.

Es gibt viele verschiedene Variationen der Technologie in der Welt des NAND -Gedächtnisses. Zum Beispiel haben Sie vielleicht einige Samsung-SSDs mit der Bezeichnung "V-NAND" oder "vertikaler" NAND gesehen. Hier sind die Gedächtniszellen vertikal gestapelt, sodass im selben Silizium -Fußabdruck mehr Speicherkapazität ermöglicht wird. Intels 3D -NAND ist auch mehr oder weniger die gleiche Technologie.

Arten von SSDs und Schnittstellen

SSDs sind in verschiedenen Formfaktoren und NAND -Flash -Speichertypen erhältlich. Dies bestimmt die maximale Leistung einer SSD sowie dessen Preis.

Flash -Speichertypen

Alle NAND -Flashs sind für die Datendichte und Leistung nicht dasselbe. Aus unserer Diskussion oben erinnern Sie sich an, dass SSDs Daten als elektrische Ladungen in Speicherzellen speichern.

Wenn eine Zelle nur ein einziges Stück Daten speichert, heißt sie SLC oder einstufiges Zellgedächtnis. MLC (Multi-Level-Zelle) und TLC (Triple-Level Cell )speicher speichern zwei bzw. drei Datenbits pro Zelle. Das QLC-Speicher (Quad-Level-Zell) bringt es auf vier Bit pro Zelle.

Je mehr Daten Sie in einer einzigen Zelle speichern können. Dies klingt nach einer großartigen Idee, aber dank der Funktionsweise der SSDs sterben die Sterbe schneller, wenn sie eine Multi-Bit-Speichermethode verwenden. SLC-Speicher ist der am besten leistungsstärkste und haltbarste NAND mit einer langen Lebensdauer. Es ist jedoch auch bei weitem die teuerste und nur in High-End-Laufwerken zu finden.

Daher verwenden die meisten Verbraucher -SSDs MLC oder TLC und verwenden spezielle Methoden, um ihre nützliche Lebensdauer so weit wie möglich zu verlängern. Wir werden das Problem der SSD -Verschleiß etwas später in diesem Artikel unter den Nachteilen der Technologie behandeln.

SSD -Formfaktoren

SSDs sind in verschiedenen Formfaktoren erhältlich. Ein „Formfaktor“ ist einfach die physikalische Form des Geräts und welchen Verbindungsstandard er entspricht. Da die SSDs ursprünglich zum Ersetzen von HDDs konzipiert waren, sollten die ersten Geräte für Verbraucherdesktops einsetzen.

Hier die 2.5-Zoll-SSD-Design kommt ins Bild. Sie können einfach Ihre aktuellen 2 herausnehmen.5-Zoll-Laptop-Festplatte und schließen eines dieser SSDs in an.

Die SSD in diesem Gehäuse benötigt nicht den ganzen Raum, aber es machte vollkommen sinnvoll, da Laptops und die meisten modernen Desktops bereits 2 haben.5-Zoll-Antriebsketten und SATA-Anschlüsse auf ihren Motherboards. Sie können auch Adapter kaufen, mit denen Sie eine 2 platzieren können.5-Zoll-Laufwerk in die 3 eines Desktops.5-Zoll-Bucht.

Abgesehen davon, dass sie unnötigen Platz einnehmen, 2 sind diese 2.5-Zoll-Laufwerke waren auf 600 MB/s begrenzt, da dies die Grenze der SATA 3-Schnittstelle ist.

Der Standard-MSATA (Mini-Sata) löst das Raumproblem. MSATA war physikalisch die gleiche Form, Größe und Stecker wie der PCI Express -Mini -Kartenstandard, aber die beiden Kartenarten sind elektrisch inkompatibel.

Der MSATA -Standard wurde nun durch die M ersetzt.2 Standard. M.2 SSDs können je nach Karte und Motherboard -Kombination SATA oder PCIe sein.

M.2 Karten können auch mit Komponenten auf beiden Seiten doppelseitig sein, und sie variieren in der Länge. Es ist immer wichtig sicherzustellen, dass das Motherboard Ihres Computers mit dem M kompatibel ist.2 SSD, die Sie damit verwenden möchten!

NVME SSDS Verwenden Sie den nichtflüchtigen Speicher-Express-Standard. So kann der Computer mit dem PCIe, der häufiger für Grafikkarten verwendet wird, auf den SSD-Speicher auf SSD zugreifen. PCIE hat viel mehr Bandbreite als SATA, sodass ein schnelles SSD -Speicher sein volles Potenzial ausschöpft.

Die Vorteile von SSDs

Es gibt viele Gründe, warum SSDs schnell zum Standard in der Speichertechnologie werden. Während einige frühe Kinderprobleme sie für eine Weile aus der Mainstream -Computerwelt herausgehalten haben, sind sie jetzt an dem Punkt, an dem wir sie jedem empfehlen können. Sogar die neuesten Videospielkonsolen verwenden jetzt SSD. Hier sind die wichtigsten Stärken, die SSDs zu ihrer gegenwärtigen Popularität geführt haben.

SSDs sind schnell

Die schnellste mechanische Festplatte weltweit, die Seagate Mach.2 EXOS 2x14 können anhaltende Übertragungsraten von 524 MB/s erreichen. Das ist fast so schnell wie eine SSD SATA 3, aber der typische mechanische Antrieb, den Sie heutzutage in Computern finden.

Typisch m.2 PCIe-SSDs, wie sie in Laptops mit mittlerer Reichweite gefunden wurden, bieten 2 an 2.5 bis 3.5 GB/s. Die neueste m.2 PCIe-SSDs erreichen 8 GB/s, was eine umwerfende Datenmenge ist. Sequentielle Schreibgeschwindigkeiten sind normalerweise etwas langsamer als Lesegeschwindigkeiten, aber die Daten fliegen in einem enormen Tempo in beide Richtungen.

Es geht auch nicht nur um Übertragungsgeschwindigkeiten. Mechanische Festplatten brauchen Zeit, um Platten zu drehen und die Antriebsköpfe zu bewegen. Das Finden des richtigen Platzes für eine Datenanforderung für eine Datenanforderung wird als „Zeit suchen“ bezeichnet. Für SSDs ist diese Latenzzahl effektiv Null.

SSD kann Daten sofort von jedem Ort in seinen Speicherzellen lesen und sogar parallel tun. Egal wie Sie es schneiden, SSDs befinden sich in einem anderen Performance -Universum als selbst die besten mechanischen Festplatten, egal wie Sie es schneiden.

Wenn Sie die Festplatte eines Computers auf eine SSD aktualisieren, erleben Sie viel schnellere Startzeiten und sehr bissige Systemreaktionsfähigkeit. Einfach, weil Ihre CPU niemals auf Daten von Ihren Speicher Laufwerken warten muss. Es ist eine fantastische Möglichkeit, einem alten Windows -System neues Leben zu verleihen.

SSDs sind langlebig

SSDs sind ungefähr so ​​langlebig wie jede andere Festkörperkomponente wie eine CPU oder einen RAM ohne bewegliche Teile. Sofern ein Machtschub sie nicht zerstört, sollten sie auf unbestimmte Zeit oder zumindest laufen, solange der Computer für Sie nützlich bleibt. Der Flash -Speicher ist auch sehr resistent gegen Aufprallschäden, im Gegensatz zu Festplatten, die leicht zerstört werden, wenn sie fallen, insbesondere wenn sich die Platten drehen.

Diese Haltbarkeit macht sie perfekt für Laptops und deshalb haben Ultrabooks wie das Apple MacBook Air, IMAC und andere Mitglieder der Mac-Computerfamilie leistungsstarke SSDs leistungsstarke SSDs.

"Haltbarkeit" in diesem Fall bezieht sich nicht auf das Phänomen des SSD -Verschleißes.

SSDs leiden nicht unter Fragmentierung

Datenfragmentationen sind ein echtes Problem bei HDDs. Dies geschieht, wenn neue Daten in den ersten verfügbaren Platz auf dem Laufwerk geschrieben werden. In einer bestimmten Datei oder einer Reihe verwandter Dateien können ihre Daten über den gesamten physischen Plattenbereich des Laufwerks verstreut sein.

Dies zerstört sequentielle Lesegeschwindigkeiten und fügt eine Menge Suchzeit hinzu, da die Antriebsköpfe überall fliegen, um alle Teile einer Datei zu finden. SSDs leiden aufgrund ihrer Natur nicht unter Fragmentierung. Es ist nicht so, dass Dateien nicht fragmentiert werden. Es ist nur so, dass es keine Rolle spielt, weil es keine beweglichen Teile gibt und keine Zeit zum Sprechen ist.

Die Defragmentierung sorgt nur unnötiger Verschleiß auf die Fahrt. Wenn Sie etwas mehr über die SSD -Fragmentierung wissen möchten, lesen Sie eine SSD?

SSDs sind ruhig

Festplatten sind laut! Das Summen des Motors, des Scheibenscheibens, die Klickgeräusche der Antriebsköpfe, die sich hin und her bewegen - das waren das Hintergrundgeräusch für Computerbenutzer im Laufe der Jahrzehnte.

Im Gegensatz dazu machen SSDs überhaupt kein Geräusch. Dies mag ein trivialer Vorteil erscheinen, aber lautliche Computerkomponenten sind ärgerlich. In einigen Anwendungsfällen, wie beispielsweise Computer, die für die Schallaufzeichnung verwendet werden, sind die Tonpegel kritisch. Es gab teure Festplatten mit speziellen Montagen und Designs, die versucht haben, HDD -Rauschen einzudämmen, aber mit SSDs ist das Problem vollständig gelöst.

Aus diesem Grund können wir jetzt einen Computer wie das Apple M1 MacBook Air haben, der keine Lüfter und keine mechanische Festplatte hat. Der gesamte Computer ist solidstaatlich und macht daher überhaupt kein Geräusch!

SSD sind klein und effizient

SSDs nehmen viel weniger Platz als HDDs, und sie brauchen viel weniger Macht zur Arbeit. Das bedeutet, dass wir kleinere und dünnere Computer, Tablets, Smartphones und andere elektronische Geräte haben können.

SSDs können fast ausschließlich in den Schlaf gehen, wenn sie nicht verwendet werden, und im Gegensatz zu HDDs können sie fast sofort in den Hochleistungsmodus wechseln. Insgesamt ist der SSD -Stromverbrauch besonders wichtig, um eine bessere Akkulaufzeit von mobilen Computern und anderen Geräten zu erzielen, die sie verwenden. Elektromechanische Geräte benötigen einfach mehr Energie als Festkörpergeräte zum Betrieb.

SSDs können die Installationsgrößen verkleinern

SSDs können die Installationsgrößen einiger Anwendungen, insbesondere Videospiele, reduzieren. Wenn Anwendungen schnell auf dem Datenstroming in den Speicher angewiesen sind, können die Entwickler Informationen an mehreren Stellen auf der Festplattenplatte duplizieren. Dies senkt sich in den Suchzeiten, da die Laufwerksköpfe immer nahe an einer Kopie der benötigten Daten liegen. Es ist ein cleverer Trick, aber es geht zu Kosten des Speicherplatzes.

Anwendungen für SSDs müssen dies überhaupt nicht tun. Da die SSD praktisch keine Latenz hat und Daten von überall auf dem Laufwerk sofort lesen kann, müssen nur eine Kopie der Daten vorhanden sein.

Konsolen wie die PlayStation 5 haben bereits gezeigt, wie viel SSDs die Installationsgrößen verkleinern können, insbesondere in Kombination mit Komprimierung, was uns zum nächsten Vorteil bringt.

SSDs können beschleunigt werden

Wenn Sie dachten, dass SSDs bereits schnell waren, können Sie diese Laufwerke für einige wirklich Hochgeschwindigkeitsleistungszahlen beschleunigen. Es ist alles der Komprimierungstechnologie zu verdanken. Die Daten werden in stark komprimierter Form auf der SSD gespeichert. Wenn die Informationen angefordert werden, ist sie in Echtzeit dekomprimiert, wodurch die RAW-Datenübertragungsgeschwindigkeiten der SSD effektiv verstärkt werden.

Der einzige Haken ist, dass Sie einen leistungsstarken Prozessor benötigen, um zu dekomprimieren, aber SSDs enthalten derzeit keinen solchen Prozessor. Es stellt sich heraus.

Die Nachteile von SSDs

SSDs haben viele wünschenswerte Attribute, aber die Technologie ist nicht perfekt. Einige Aspekte des SSD -Besitzes sind nicht so angenehm, wie wir es möchten.

SSDs sind teurer

Die HDDs haben den Preis so stark gesunken und die Datenmenge erhöht, die sie auf wahnsinnige Dichte speichern können. Das Ergebnis ist, dass ein Gigabyte von HDD -Daten viel weniger kostet als selbst der billigste NAND -Blitz.

SSD. SSDs sind für Anwendungen und Betriebssysteme reserviert, während HDDs weiterhin einen Massenspeicher für Mediendateien oder Anwendungen haben, die nicht von SSD -Geschwindigkeiten profitieren.

Die gute Nachricht ist, dass die Transistordichte und die Herstellungsprozesse wie alle Halbleitertechnologie wahrscheinlich einen exponentiellen Trend zeigen, der zu niedrigeren Kosten und bedeutenderen Mengen an Platz führt. Im Moment erfordern die meisten Budgets eine Mischung aus SSD- und HDD -Speicherplatz.

SSDs können abgenutzt sein

Während SSDs sehr langlebig sind und mehr Bestrafung als HDDs stimmen können und gleichzeitig längeres betriebliches Leben führen können, leiden sie unter Verschleiß. SSD -Verschleiß geschieht, weil SSDs, die in Gedächtniszellen schreiben, zerstörerisch ist. Jedes Mal, wenn ein bisschen in eine SSD -Speicherzelle geschrieben wird, verliert es die Fähigkeit, eine Ladung nur ein wenig zu halten.

Im Laufe der Zeit schreibt Repeated in eine Zelle, die es nicht funktionsfähig machen. SLC SSDs können die am meisten wiederholten Schreibvorgänge bewältigen. Frühe SSDs der Verbraucher könnten bald alarmierend sterben, aber heute haben Fahrten Strategien wie Verschleiß und Überverletzung, um die Schreibausdauer der SSD zu verlängern.

SSD Wear ist ein komplexes Thema. Schauen Sie sich also alles an, was Sie über SSD Wear & Risse für eine eingehende Diskussion wissen müssen.

SSDs können eine schnelle Bitfäulchen haben

Alle Formen der Datenspeicherung erliegen schließlich Bit verrottet. Dies geschieht, wenn sich das Speichermedium so stark verschlechtert, dass es die Daten nicht mehr in lesbarer Form halten kann.

Verschiedene Medien erhalten aus verschiedenen Gründen ein bisschen verrottet, aber Festplatten können jahrzehntelang aufbewahrt werden, ohne dass ein Problem ein Problem ist. SSDs hingegen können ihre Daten möglicherweise nach nur wenigen Jahren Speicherlager verlieren. Dies geschieht aufgrund des Abbaus der Isolierschicht, die die Ladung in jeder Speicherzelle hält. Wenn die Menge aussieht, ist die Zelle leer und enthält keine Daten!

Es scheint, dass Bitfäulchen schneller auftreten, wenn SSDs in einer zu heiß.

SSD -Datenwiederherstellung ist schwer zu unmöglich

Es gibt eine hoch entwickelte Branche, die auf der Kunst der Wiederherstellung von Daten von mechanischen Festplatten aufgebaut ist. Wenn Sie genug Geld zum Ausgeben haben, können Sie sogar Daten aus zerschlagen.

Auf einer allgemeinen Ebene können Sie Daten wiederherstellen, die versehentlich gelöscht wurden, da HDDs die physischen Daten nicht löschen, wenn Sie sie in Windows oder einem anderen Betriebssystem löschen. Stattdessen ist dieser Bereich des Laufwerks einfach als überschrieben markiert. Solange das Überschreiben noch nicht passiert ist, können Sie es mit einer speziellen Software wiederherstellen.

SSDs machen es fast unmöglich, etwas wiederherzustellen, wenn das Laufwerk beschädigt ist oder Dateien gelöscht werden. Wenn eine Festplatte durch einen elektrischen Anstieg beschädigt wird, können Sie sie trotzdem mit einer neuen Antriebselektronik wieder aufbauen, aber da eine SSD vollständig elektrisch ist, könnte der gesamte Speicher gebraten werden.

Es hilft auch nicht, dass SSDs anspruchsvolle Controller haben, die viele Dinge mit physischen Datenbetriebssystemen ausführen, über die sie nicht wissen. Zum Beispiel löscht der von SATA SSDS verwendete Trim-Befehl präventiv Speicherzellen, die für das Löschen markiert wurden, um den Prozess des Schreibens neuer Daten zu beschleunigen. Der undelete Trick funktioniert also nicht darauf!

Die Zukunft ist Festkörperstaat

Obwohl SSDs nicht perfekt sind, stellen sie einen solchen Sprung in der Aufbewahrungsantriebsleistung dar, dass ihre letztendliche Dominanz des Speichermarktes unvermeidlich erscheint. Im Laufe der Zeit erwarten wir, dass selbst SLC -SSDs den Preis sinken werden, während weniger langlebige SSD -Typen bei der Begrenzung des Verschleißes noch schlauer werden werden.

Die Festplattentechnologie hatte auch in den frühen Tagen einen angemessenen Anteil an Problemen, aber wir haben das Gefühl, dass die Probleme, die SSDs noch haben.