Tehnologia SSD-urilor

Un solid-state drive (expresie engleză cu traducerea liberă „unitate cu cipuri”; prescurtat SSD) este un dispozitiv de stocare a datelor care folosește memorii cu semiconductori, construite pe baza studiilor de fizica stării solide. SSD-urile se deosebesc de unitățile cu discuri dure clasice (HDD) care sunt dispozitive electromecanice cu discuri de stocare aflate în mișcare, prin aceea că SSD-urile folosesc numai microcipuri care rețin datele în memorii nevolatile, fără să aibă părți mobile. SSD-urile sunt mai rezistente la șocurile mecanice, având timp de acces mai scăzut dar preț pe megabait mai mare. Pentru a fi eventual interschimbabile cu HDD-urile, ele folosesc aceleași interfețe (semnale electrice, conectoare) ca și cele ale discurilor dure, de ex. de tip SATA. Totuși, interschimbabilitatea cu unitățile HDD nu este o condiție standard de fabricație a SSD-urilor.

Scurt istoric

Începutul SSD cu tehnologie RAM și altele similare

Originile SSD-urilor vin din 1950 folosind două tehnologii similare, memoriile magnetice și CCROS. Aceste unități de memorie auxiliare, așa cum erau numite la momentul respectiv, au apărut în timpul erei calculatoarelor cu tuburi electronice. Dar odată cu introducerea unităților de stocare cu tamburi, folosirea lor a fost oprită. Mai târziu, în timpul anilor 1970 și 1980, la primele supercomputere de la IBM, Amdahl și Cray, SSD-urile au fost implementate pe baza memoriilor cu semiconductori.

În 1978, compania Texas Memory Systems a introdus pe piață un SSD de 16 KB RAM pentru a fi folosit de către companiile de petrol pentru achiziția de date seismice. În anul următor compania StorageTek a dezvoltat prima unitate SSD modernă, supranumită „Iceberg”. Calculatorul Sharp PC-5000, care a fost introdus în 1983, folosea cartușe de stocare de tip solid-state de 128 KB, care conțineau memorie de tip bubble. În 1984 compania Tall Grass avea o unitate de backup de 40 MB cu o unitate SSD de 20 MB înglobată. Unitatea de 20 MB putea fi folosită în locul unui disc dur. În septembrie 1986 compania Santa Clara Systems a introdus modelul „BatRam”, sistem de stocare în masă de 4 MB, expandabil la 20 MB, folosind module de memorie de 4 MB. Pachetul includea o baterie reîncărcabilă (acumulator) pentru a conserva conținutul memoriei cipului chiar și atunci când sistemul nu era alimentat. În 1987 a intrat pe piața SSD-urilor compania EMC Corporation, cu unități pentru piața minicalculatoarelor. Cu toate astea, EMC a ieșit din afacere la scurt timp după aceea.

Mod de funcționare și arhitectura

Componenta inițială în SSD-uri a fost memoria volatilă de tip DRAM, dar din 2008 a fost înlocuită cu memorie nevolatilă de tip NAND.

Controlerul SSD

Fiecare SSD conține un controler care constă în circuite electronice de legătură între componentele NAND ale memoriei propriu-zise și calculator. Controlerul este un procesor încorporat, execută cod (program) la nivelul firmware și este una din cele mai importante componente ale unui SSD. El execută următoarele funcții:

- Detecția erorilor

- Detecția nivelului uzurii

- Realocarea blocurilor de memorie corupte

- Colectarea resturilor

- Eventual și criptare

Performanța (viteză de funcționare) a unui SSD variază în funcție de câte chipuri sunt folosite în dispozitiv. Un singur chip NAND este relativ încet din cauza interfeței I/O asincronă pe 8/16 biți și are o latență mare la operațiile I/E de bază. Când sunt folosite mai multe chipuri NAND, latența mare dispare dacă sarcina este distribuită egal între dispozitive.

Memorie de tip flash

Majoritatea producătorilor folosesc memorie de tip flash pentru a crea dispozitive mai compacte și mai rigide pentru consumatorii de piață. Aceste SSD-uri bazate pe memorie de tip flash nu necesită baterii (acumulatoare). Au dimensiuni standard de 1,8, 2,5 sau 3,5 țoli. Memoria nevolatilă permite SSD-urilor să păstreze datele chiar și în cazul unei pene de curent. SSD-urile bazate pe memorie flash sunt mai încete decât cele bazate pe memorie DRAM și chiar decât HDD-urile tradiționale atunci când lucrează cu fișiere de dimensiuni mari, dar nu au timpi de căutare și nici alte întârzieri precum la memoriile electromecanice.

Dispozitivele mai ieftine folosesc de obicei memorie flash de tip multi-level cell (MLC - celule pe mai multe nivele), dar aceasta este mai înceată și mai puțin fiabilă decât tipul single-level cell (SLC - celule pe un singur nivel).