Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Твердотельное хранилище (иногда сокращенно SSS ) - это тип энергонезависимого компьютерного хранилища, которое хранит и извлекает цифровую информацию, используя только электронные схемы , без какого-либо участия движущихся механических частей. Это принципиально отличается от традиционного электромеханического хранилища, которое записывает данные с использованием вращающихся или линейно движущихся носителей, покрытых магнитным материалом . [1] [2]

Твердотельные запоминающие устройства обычно хранят данные с помощью электрически программируемой энергонезависимой флэш-памяти , однако в некоторых устройствах используется энергозависимая оперативная память с резервным питанием (ОЗУ). Не имея движущихся механических частей, твердотельное хранилище работает намного быстрее, чем традиционное электромеханическое хранилище; С другой стороны, твердотельное хранилище значительно дороже и страдает от явления усиления записи . [3] [4] [5]

Твердотельные запоминающие устройства бывают разных типов, форм-факторов, размеров дискового пространства и вариантов интерфейсов , чтобы удовлетворить требования приложений для многих различных типов компьютерных систем и устройств. [4]

Обзор [ править ]

Исторически вторичное хранилище в компьютерных системах реализовывалось в основном за счет использования магнитных свойств поверхностных покрытий, нанесенных на вращающиеся пластины (в жестких дисках и гибких дисках ) или линейно движущихся узких полос пластиковой пленки (в ленточных накопителях ). Соединение таких магнитных носителей с головками чтения / записи позволяет записывать данные путем отдельного намагничивания небольших участков ферромагнитного материала.покрытие и прочтите позже, обнаружив переходы намагниченности. Для считывания или записи данных точные участки магнитного носителя должны проходить под головками чтения / записи, которые проходят близко к поверхности носителя; в результате чтение или запись данных приводит к задержкам, необходимым для позиционирования магнитных носителей и головок, причем задержки зависят от конкретной технологии. [6]

Иллюстрация явления усиления записи в устройствах хранения на основе флэш-памяти

Со временем разрыв в производительности между центральными процессорами (ЦП) и электромеханическими запоминающими устройствами (жесткими дисками и их конфигурациями RAID ) увеличился, что потребовало усовершенствования технологии вторичного хранения. [7] Решение было найдено во флэш-памяти , представляющей собой энергонезависимый электронный носитель данных компьютера, который можно электрически стереть и перепрограммировать. В твердотельном хранилище обычно используется флэш-память типа NAND , которая может быть записана и прочитана фрагментами, намного меньшими, чем полный размер устройства хранения. Размер минимального блока (страницы) для операций чтения намного меньше, чем минимальный размер блока (блока) для операций записи / стирания, что приводит к нежелательному явлению, называемомуусиление записи, которое ограничивает производительность произвольной записи и долговечность записи твердотельных запоминающих устройств на основе флэш-памяти. Другой тип твердотельных запоминающих устройств использует энергозависимую память с произвольным доступом ( RAM ) в сочетании с батареей, которая позволяет сохранять содержимое RAM в течение ограниченного времени после отключения питания устройства. В качестве преимущества твердотельное хранилище на основе RAM намного быстрее по сравнению с флэш-памятью и не имеет усиления записи. [3] [8] [9]

В результате отсутствия движущихся механических частей твердотельное хранилище практически устраняет задержки доступа к данным, присутствующие в электромеханических устройствах хранения, и позволяет значительно повысить скорость операций ввода-вывода в секунду ( IOPS ). Кроме того, твердотельное хранилище обеспечивает гораздо более быстрый последовательный доступ к сохраненным данным, потребляет меньше энергии, имеет лучшую устойчивость к физическим ударам и производит меньше тепла и не вызывает вибрации во время работы. С другой стороны, твердотельные запоминающие устройства имеют гораздо более высокую цену за мегабайт, чем электромеханические запоминающие устройства, и, как правило, имеют значительно меньшую емкость для каждого устройства. Более того, устройства на базе флэш- памяти испытывают износ памяти.Это сокращает срок их службы , накладывая ограниченный объем данных, которые могут быть записаны в них, в результате ограничений флэш-памяти, которые налагают конечное количество циклов стирания программ, используемых для записи данных. В результате твердотельное хранилище часто используется для создания гибридных дисков , в которых твердотельное хранилище служит кешем для часто используемых данных, а не полностью заменяет традиционное вторичное хранилище. [4] [5] [10]

Типы устройств [ править ]

Внутреннее устройство SD-карты с изображением флеш-памяти и интегральных схем контроллера

Твердотельные устройства хранения служат в качестве вторичных компонентов хранения для более сложных систем, которые могут варьироваться от встроенных и портативных устройств до больших серверов и специализированных сетевых хранилищ (NAS). В результате существуют твердотельные запоминающие устройства разной емкости, физической компоновки и размеров, использующие различные интерфейсы и предоставляющие разные наборы функций. [4] Менее сложные твердотельные устройства хранения данных, такие как карты памяти, используют более простые и медленные интерфейсы, такие как однобитный интерфейс SD или SPI , в то время как более сложные высокопроизводительные устройства используют более быстрые интерфейсы, такие какSerial ATA (SATA) или PCI Express (PCIe) в паре с интерфейсами логических устройств, такими как AHCI или NVM Express (NVMe). [11] [12]

Типы твердотельных запоминающих устройств на основе флеш-памяти включают следующие: [2] [13]

  • MultiMediaCard (MMC) - тип карты памяти, используемый в портативных устройствах.
  • Secure Digital (SD) - тип карты памяти, доступный в различных вариантах, скоростях и размерах, широко используемый в портативных устройствах.
  • Твердотельный накопитель (SSD) - компьютерное запоминающее устройство, доступное в различных форм-факторах , с разными интерфейсами и в разных классах, предназначенных для разных сегментов рынка.
  • Флэш-накопитель USB  - карманные съемные устройства хранения данных с интерфейсом USB , доступные в различных формах и размерах

См. Также [ править ]

  • Барабанная память  - магнитное устройство хранения данных, используемое в качестве основной рабочей памяти во многих ранних компьютерах.
  • i-RAM  - твердотельное запоминающее устройство на основе DRAM производства Gigabyte, работающее как жесткий диск SATA
  • Магнитное хранилище  - концепция хранения данных на намагниченном носителе с использованием различных моделей намагничивания.
  • RAM-диск  - блок оперативной памяти, который операционная система обрабатывает как вторичное хранилище.
  • Память с последовательным доступом  - класс устройств хранения данных, которые читают сохраненные данные в последовательности
  • Выравнивание износа  - метод продления срока службы некоторых видов стираемых компьютерных носителей, например флэш-памяти.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Что такое твердотельное хранилище (SSS)?" . techopedia.com . Проверено 11 июля 2015 года .
  2. ^ a b «Резервное хранилище: оптическое и твердотельное» . jhigh.co.uk . 30 августа 2011 . Проверено 11 июля 2015 года .
  3. ^ a b Маргарет Роуз; Брайен Поузи. «Определение твердотельного хранилища» . techtarget.com . Проверено 11 июля 2015 года .
  4. ^ a b c d Майкл Сингер (7 января 2013 г.). «Твердотельное хранилище постепенно захватывает центр обработки данных» . readwrite.com . Проверено 11 июля 2015 года .
  5. ^ a b Джонатан Корбет (4 октября 2010 г.). «Твердотельные накопители и блочный слой» . LWN.net . Проверено 11 июля 2015 года .
  6. ^ «Red Hat Enterprise Linux 3: Введение в системное администрирование, Глава 5. Управление хранилищем» . Красная шляпа . 2 ноября, 2013. Архивировано из оригинала на 2016-03-21 . Проверено 11 июля 2015 года .
  7. ^ «Ускорение финансовых приложений с помощью твердотельного хранилища» (PDF) . LSI Corporation . Ноябрь 2011. С. 1–2 . Проверено 11 июля 2015 года .
  8. ^ Крис Эванс (ноябрь 2014 г.). «Флэш-память 101: как работает твердотельное хранилище» . computerweekly.com . Проверено 11 июля 2015 года .
  9. ^ Сяо-ю Ху; Евангелос Элефтериу; Роберт Хаас; Илиас Илиадис; Роман Плетка (2009). «Анализ усиления записи в твердотельных накопителях на основе флэш-памяти». ACM . CiteSeerX 10.1.1.154.8668 .  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  10. ↑ Джоэл Санто-Доминго (17 февраля 2015 г.). «SSD против HDD: в чем разница?» . pcmag.com . Проверено 11 июля 2015 года .
  11. ↑ Крис Хоффман (19 сентября 2014 г.). «eMMC против SSD: не все твердотельные накопители одинаковы» . howtogeek.com . Проверено 11 июля 2015 года .
  12. ^ «PCIe SSD: что это такое и как его использовать» . computerweekly.com . Июнь 2010 . Проверено 11 июля 2015 года .
  13. ^ «Твердотельные запоминающие устройства» . igcseict.info . 25 апреля 2015 года . Проверено 11 июля 2015 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Твердотельное хранилище: технологии, дизайн и приложения , IBM , 4 мая 2010 г., Ричард Фрейтас и Лоуренс Чиу
  • Часто задаваемые вопросы о выравнивании износа USB-флеш и сроке службы , Corsair , июнь 2007 г., заархивировано с оригинала 13 октября 2007 г.