Pamięci masowe

Na rynku możemy spotkać kilka rodzajów nośników na dane: HDD, SSD, pamięć flash. Każdy z nich ma swoje własne zastosowania, wady i zalety. Na początku rozwoju komputerów dominował format HDD, czyli pamięć masowa wykorzystująca nośnik magnetyczny do przechowywania danych. Sam skrót hard disk drive oznaczał po prostu dysk twardy, ze względu na zastosowanie twardego materiału jako podłoża dla właściwego nośnika. Pierwszy taki dysk został zaprezentowany przez firmę IBM w 1956 roku. Około 1980 roku na rynku pojawiła się pamięć flash. Jest to rodzaj pamięci komputerowej (półprzewodnikowej, nieulotnej) stanowiącej rozwinięcie konstrukcyjne i kontynuację pamięci typu EEPROM. Została ona wykorzystana w pamięci telefonów komórkowych, smartfonów, pendrive-ów oraz kart pamięci. Pamięć flash zaczęto stosować także do komputerów osobistych. Jednakże dopiero koło 2010 roku udało się wprowadzić na rynek pierwszy dysk SSD.

Rodzaje pamięci półprzewodnikowej

Czas na omówienie rodzajów stosowanych pamięci w dyskach SSD. Najstarsze i najbardziej znane to SLCSingle-Level Cell. W tym przypadku w jednej komórce można zapisać jedynie jeden bit informacji. Są dzięki temu bardzo szybkie (w odczycie i zapisie), a także trwałe i energooszczędne. MLC, czyli Multi-Level Cell umożliwia zapis maksymalnie dwóch bitów. Dzięki temu można zapisać o wiele więcej danych, aczkolwiek kosztem szybkości odczytu i trwałością. Kolejny typ to TLCTriple-Level Cell, który pozwala na zapisanie 3 bitów w jednej komórce. Ostatni typ to natomiast QLCQuad-Level Cell, który umożliwia zapis aż 4 bitów do jednej komórki.

Trwałość dysków SSD, czyli parametr TBW (Total Bytes Written)

A jak się ma sprawa z trwałością? Tutaj warto spojrzeć na TBW (Total Bytes Written), czyli parametr określający ile razy każda lokalizacja dysku SSD może zostać nadpisana, zanim dysk utraci gwarancję. Im wyższa wartość, tym dłuższa żywotność danego urządzenia. Najmniejsze TBW mają dyski o pojemności 64 GB i 128 GB. Im większy rozmiar, tym większy parametr TBW. Według różnych testów, aby zakończyć żywot takiego np. dysku na kościach TLC i MLC, potrzeba by zapisywać kilkadziesiąt GB danych codziennie przez około 5 lat.

Technologia TRIM i IOPS

Chcielibyśmy również wspomnieć o terminie TRIM, który został wprowadzony razem z SSD. Jest to komenda w systemach Windows 7/8/10 oraz dystrybucjach Linuksa, która informuje dysk SSD o fakcie skasowania danych i braku potrzeby wykorzystywania bloków danych. Kontroler w tym momencie rozpoczyna uwalnianie danego obszaru i dzięki temu dysk SSD działa wydajniej. Dodatkowo, od 2014 roku wiele dysków ma swój wewnętrzny garbage collection, który działa na takiej samej zasadzie, co TRIM w systemie operacyjnym.

Istotnym elementem, którego charakterystykę warto poznać, jest określenie ukrywające się pod skrótową nazwą IOPS (Input/Output per second). Angielskojęzyczna terminologia określa liczbę operacji wejścia/wyjścia, jakie dysk może wykonać w czasie 1 sekundy. Mierzoną w tym czasie “próbką” odczytanych i zapisanych danych są 4 KB. Przykładowo, IOPS na poziomie 90 000 oznacza, że dysk w ciągu sekundy może zapisać 90 takich 4-kilobajtowych próbek.

Co to jest RAID?

RAID (ang. Redundant Array of Independent Disks) jest to sposób połączenia dwóch lub większej liczby dysków, aby współpracowały ze sobą. Można dzięki temu osiągnąć szereg różnych możliwości, niedostępnych przy użyciu pojedynczego dysku. Najczęściej wykorzystywane są RAID 0 (stripping) oraz RAID 1 (mirroring).

Ten pierwszy pozwala na powstanie jednego dysku logicznego o dwukrotnie większe pojemności oraz szybszej prędkości działania. Drugi natomiast to swoista kopia takich samym danych na obu dyskach. W przypadku RAID 0 awaria jednego z dysków powoduje utratę danych. W RAID 1 natomiast nie tracimy nic, ale należy wymienić awaryjne urządzenie na nowe.

RAID włączany jest w UEFI w specjalnie przeznaczonej do tego zakładce lub systemie operacyjnym. W pierwszym przypadku należy przejść do niej i zmienić AHCI na RAID. Następnie należy zapisać i uruchomić komputer ponownie.

Przed tego typu zmianami zalecamy zrobienie kopii zapasowej danych.

Złącza dysków – SATA i M.2

Na rynku pamięci półprzewodnikowych znaleźć możemy obecnie dwa rodzaje złączy: SATA oraz M.2.

SATA

Jest to rozwiązanie znane z dysków talerzowych złącze, dostępne z nami od bardzo długiego czasu. Zastąpiło ono znane dotąd ATA. Do tej pory opracowano trzy generacje interfejsu:

  • SATA I – maksymalna przepustowość wynosi 1.5 Gbit/s, czyli około 179 MiB/s
  • SATA II – maksymalna przepustowość wynosi 3.0 Gbit/s, czyli około 358 MiB/s
  • SATA III – maksymalna przepustowość wynosi 6.0 Gbit/s, czyli około 715 MiB/s

mSATA

W międzyczasie poszukiwano sposobu, aby zamiast kabli, podłączać dyski bezpośrednio na płycie głównej. Tak powstał standard mSATA, który ma wszystkie funkcje SATA, jednakże wykorzystuje specjalne złącze na płycie głównej.

M.2 i NVMe

Nowy standard opracowano, jako następcę technologii mSATA i SATA. Jego pełna nazwa brzmi: NVM Express (NVMe) lub Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification (NVMHCIS). Jest to otwarta specyfikacja logicznego interfejsu urządzenia, która umożliwia dostęp do pamięci trwałej poprzez magistralę PCI Express (PCIe).

Dostępne są w trzy formaty:

  • PCI Express – np. karty rozszerzeń dla złącza PCI Express;
  • M.2 – standard występujący w komputerach osobistych, który umożliwia bezpośrednie podłączenie do płyty głównej. Rozróżniamy dwa rodzaje: M-Key i B-Key – nie są one ze sobą kompatybilne;
  • U.2. – wcześniej znany, jako SFF-8639. Jest to standard opracowany dla rynku korporacyjnego i przeznaczony do stosowania z dyskami PCI Express, SAS i SATA. Do transmisji danych wykorzystywane są cztery linie PCI Express i dwie linie SATA.

Dzięki swojej konstrukcji protokół NVM Express pozwala sprzętowi i oprogramowaniu w pełni wykorzystać możliwości nowoczesnych dysków SSD. To właśnie komunikacja po liniach PCI Express pozwala osiągać dyskom takie zawrotne prędkości odczytu oraz zapisu.

Artykuły, z którymi warto się zapoznać

Zapraszamy także do naszej sekcji z dyskami: https://pcmod.pl/dyski.