В наше время, вслед за развитием техники, несомненно ускоряется и темп жизни. Производство и управление информацией становится одним из основных способов существования технократической цивилизации. Это порождает все новые и новые требования к увеличению быстроты реагирования на события и к обработке огромных массивов информации в очень сжатые сроки. Парадигма формирующегося информационного мира, смещаясь в сторону облачных вычислений, предъявляет чрезвычайно высокие требования к производительности серверного оборудования, особенно в приложениях реального времени. Однако качественный рост производительности, казалось, обеспечиваемый мультиядерными процессорами упирается в бутылочное горлышко дисковых подсистем.
В прошлом сложилась проблема о выборе: либо надежность, либо скорость. Благодаря появлению флэш-памяти, со временем она сошла на «нет», как и многие другие важные и
Приобретая новые сервера, компании в основном обращают внимание на оперативную память и процессор, однако, одним из важнейших видов комплектующих являются жесткие диски. Если ранее изменялась только конструкция механизма и разъемов, то теперь модернизировался и принцип работы.
Так же набирают обороты производство SSD винчестеров. Изначально появившись по заоблачно высоким ценам, нынче они день ото дня дешевеют прямо на глазах, и все быстрее наращивается их вместительность.
Рассмотрим SSD диск. Solid State Disk или Solid State Drive – твердотельный накопитель, работающий по тому же принципу, что и USB-устройство на базе флэш-памяти. SSD-накопители, в отличие от жестких дисков и CD/DVD-приводов, не содержат механических компонентов и подвижных деталей.
Изначально, они разрабатывались для серверов и систем, где требовалась очень высокая скорость и производительность. Обычные механические винчестеры не подходили для этих целей из-за подвижных частей, так как, во-первых, требовалось время на то, чтобы подвести считывающую головку к нужному месту на диске, что на стандартных винчестерах занимало 10-15 миллисекунд, и, во-вторых, ломкость электромоторов существенно понижала надежность.
Первые твердотелые накопители разрабатывались по тому же принципу, что и ОЗУ, но в ПК устанавливался аккумулятор для того, чтобы данные не были потеряны при выключении питания. В отличие от них, SSD накопители содержат flash память, а для нее отключение от питания не критично.
Давайте теперь рассмотрим принцип работы современных SSD накопителей. Существует 2 вида flash памяти: NOR и NAND.
В основе флэш-памяти NOR лежит ИЛИ-НЕ элемент (от англ. NO-OR) потому, что низкое напряжение на плавающем затворе у транзистора обозначает единицу. Вообще транзистор имеет два затвора: управляющий и плавающий. Последний из них полностью изолирован и способен удерживать электроны до 10 лет. В ячейке имеются также сток и исток. При программировании напряжением на управляющем затворе создаётся электрическое поле и возникает туннельный эффект. Некоторые электроны туннелируют через слой изолятора и попадают на плавающий затвор, где и будут пребывать. Заряд на плавающем затворе изменяет «ширину» канала сток-исток и его проводимость, что используется при чтении. Программирование и чтение ячеек сильно различаются в энергопотреблении: устройства флэш-памяти потребляют достаточно большой ток при записи, тогда как при чтении затраты энергии малы. Для стирания информации на управляющий затвор подаётся высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.
В NOR-архитектуре к каждому транзистору необходимо подвести индивидуальный контакт, что увеличивает размеры схемы. Эта проблема решается с помощью NAND-архитектуры.
В основе NAND-типа лежит И-НЕ элемент (от англ. NO-AND). Принцип работы такой же, как и у NOR-типа, единственное отличие заключается в размещении ячеек и их контактов. В результате уже не требуется подводить индивидуальный контакт к каждой ячейке, так что размер и стоимость NAND-чипа может быть существенно меньше. Также запись и стирание происходит быстрее. Однако эта архитектура не позволяет обращаться к произвольной ячейке.
NAND и NOR-архитектуры сейчас существуют параллельно и не конкурируют друг с другом, поскольку находят применение в разных областях хранения данных.
Теперь более подробно перейдем к преимуществам SSD памяти.
Быстродействие
Скорость передачи данных профессиональных SSD дисков составляет более 1 Гб/с, в то время как, например, скорость HDD значительно ниже. Следует заметить, что все модули, установленные в накопитель, работают одновременно, что и позволяет развить такую высокую скорость.
Надежность
Отсутствие подвижных частей сводит к минимуму риск повреждения устройства при тряске, падении и других экстремальных ситуациях, также не происходит износ и ломкость электромотора.
Энергопотребление
Модули флэш-памяти, в целом, потребляют меньше энергии, чем электромоторы, приводящие в движение магнитные пластины и головки обычных HDD-винчестеров. Поэтому энергии для питания SDD-накопителей тратится меньше. Это, в свою очередь, продлевает жизнь аккумуляторам ноутбуков.
Уровень шума
Отсутствие подвижных частей снижает уровень шума почти до 0.
SSD диски нередко различаться даже по внешним параметрам. Охарактеризуем основные виды:
- 1.8-, 2.5- или 3.5-дюймовые. Как правило имеют SATA разъем и подходят для использования в ноутбуках, стационарных ПК и серверах.
- Внешние диски. Часто имеют USB или еSATA разъемы. Использование USB не рекомендуется, так как в этом случае отсутствует какое-либо преимущество в скорости.
- PCI Express и Mini PCI Express модули. За счет высокоскоростного соединения эти модули передают информацию. Они используются в высокопроизводительных серверах и имеют очень высокую стоимость. Кроме того, эти платы обладают большим объемом дискового пространства.
Для примера стоит описать некоторые модели.
Например, io Drive Duo SLC FS3-201-161-ES-0001. Это революционный продукт, сделанный по архитектуре, известной как ioMemory. Скорость чтения такого устройства составляет 1,5 Гб/с, а записи 1Гб/с. Такое устройство может повысить производительность любой системы в разы.
Из пользовательских твердотелых дисков стоит обратить внимание на продукцию компании Kingston. Рассмотрим модель SSDNow SNM125-S2 формата 2,5 дюйма. Скорость чтения данной модели составляет 250мб/c, а записи 70мб/c. Это очень быстрое устройство для хранения персональной информации.
И напоследок стоит упомянуть модули памяти для ставших ныне популярными нетбуков. Для примера возьмем модель компании Green-House — GH-SSD32GEP-M. Скорость чтения этой модели составляет 35 мб/c, а записи 15мб/c. Это самый медленный экземпляр, но он и самый дешевый и маленький. Что идеально подходит для нетбука.