Anatomia SSD, czyli z czego składa się dysk półprzewodnikowy

Dysk SSD to nie tylko metalowe "pudełko" - jak to mówią romantycy, liczy się wnętrze ;-)

SSD nie wygląda na skomplikowane urządzenie – ot, metalowe "pudełko", do którego podłącza się przewód sygnałowy i zasilający. W rzeczywistości jego budowa jest jednak bardziej złożona, co świetnie wytłumaczył Plextor na przykładzie swojego najnowszego nośnika M6V. News głównie jest kierowany do mniej doświadczonych czytelników, więc sprzętowi wyjadacze mogą tutaj zakończyć jego czytanie.

SSD to skrót od Solid State Drive, ale w Polsce przyjęło się określenie dysk półprzewodnikowy, ze względu na brak elementów mechanicznych i oparcie konstrukcji na pamięciach NAND. Dla porównania, klasyczne dyski twarde HDD (Hard Disk Drive) wykorzystują do przechowywania danych wirujące talerze magnetyczne.

Dysków SSD nie dzielimy na 2,5- i 3,5-calowe, tak jak dyski HDD. Standardem jest uniwersalny format 2,5 cala, dla napędów SATA 6 Gb/s oraz grubość obudowy 7 mm, dzięki czemu nośnik możemy zamontować również do cienkich ultrabooków.

Wewnątrz metalowej obudowy znajduje się płytka drukowana - właściwy dysk SSD

Pamięci NAND są sercem dysku SSD i służą do przechowywania danych. Opracowane zostały na początku lat 80-tych, ale historia ich rynkowego sukcesu zamyka się w ostatniej dekadzie. Wcześniej pamięci były zbyt drogie i oferowały za małą pojemność, by stać się popularnym nośnikiem danych.

W SSD pamięci pogrupowane są w moduły (kości) i umieszczone na płytce PCB. Miniaturyzacja układów doprowadziła do tego, że dziś typowy dysk oferuje pojemność od 120 GB do 1 TB. W perspektywie kilku lat możemy się spodziewać napędów SSD dorównujących lub nawet przewyższających pojemnościom dyski HDD. Obecnie ze względu na cenę, najpopularniejsze są napędy 120-128 GB oraz 240-256 GB.

Kości pamięci NAND na rewersie płytki drukowanej

Na rynku "rządzi" technologia MLC (Multi Level Cell). Pamięci oparte na tym rozwiązaniu mają najlepszy stosunek wydajności do żywotności oraz przystępną cenę. W pojedynczej komórce pamięci MLC można zapisać 2 bity danych.

Na rynku można znaleźć również profesjonalne dyski z pamięciami SLC (Single Level Cell), gdzie pojedyncza komórka jest nośnikiem dla 1 bita danych. Cechuje je bardzo wysoka niezawodność, ale też wysoka cena. Stosunkowo nowym rozwiązaniem są pamięci TLC (Triple Level Cell) – o wysokiej gęstości zapisu danych, 3 bity w komórce. Są tanie, ale ich żywotność jest kilkukrotnie krótsza od cyklu życia pamięci MLC.

Na awersie płytki drukowanej znalazły się nie tylko kości pamięci (osiem dużych układów Toshiby), ale też kontroler (kwadratowy układ) i kość pamięci podręcznej DRAM (mniejszy prostokątny układ)

Układ sterujący pracą dysku to klucz do jego wydajności. Realizuje on wszystkie zadania związane z zapisem, odczytem i kolejkowaniem danych. Niezawodność kontrolera jest w przypadku napędów SSD niezwykle istotna. Kontroler decyduje choćby o tym, do których komórek pamięci zapisywane są dane. Pozwala to na przedłużenie żywotności dysku, a więc gwarantuje jego bezawaryjną pracę przez wiele lat. Jedną z firm znanych z produkcji wysokiej jakości kontrolerów jest Marvell. Wykorzystuje je dość szeroko Plextor. W segmencie budżetowym znajdziemy również rozwiązania takich marek jak Silicon Motion czy Phison. Niektórzy producenci dysków SSD, choćby Intel, stosują również własne kontrolery.

Z pracą kontrolera bardzo ściśle związana jest kwestia pamięci podręcznej (cache) – dodatkowego modułu DRAM, umieszczonego na płytce PCB. Pełni ona rolę zasobnika, swoistej kieszeni, która ułatwia kontrolerowi kolejkowanie zadań. W powszechnej opinii, im cache jest większy tym lepiej. Nie jest to regułą. Więcej pamięci podręcznej znajdziemy zwykle w dyskach o większej pojemności, które oferują wyższą prędkość zapisu danych. Z drugiej strony, starsze napędy SSD oparte na popularnych kontrolerach SandForce, nie mają w ogóle pamięci podręcznej.

Plextor M6e - pierwszy nośnik w ofercie producenta ze złączem PCI-Express

Podobnie jak w przypadku dysków HDD, producenci napędów SSD najchętniej sięgają po najpopularniejsze rozwiązanie na rynku – złącze SATA 6 Gb/s. To korzystne dla użytkowników, ponieważ dzięki temu wymiana dysku twardego na półprzewodnikowy nie wymaga większej znajomości komputera.

Ten sam interfejs nie zmienia faktu, że różnica w wydajności pomiędzy HDD a SSD jest zwykle ogromna. Najwydajniejsze modele HDD osiągają transfery na poziomie 150-200 MB/s. Dyski SSD często 450-500 MB/s, a droższe modele potrafią zbliżyć się do granic przepustowości SATA 6 Gb/s (ok. 570 MB/s). Aby obejść zjawisko „wąskiego gardła” interfejsu SATA, producenci sięgają po alternatywne rozwiązania. Stąd ultra wydajne napędy SSD korzystające z interfejsu PCI Express, takie jak Plextor M6e Black Edition.

Kliknij, aby powiększyć infografikę

Co jeszcze warto wiedzieć o dyskach SSD? Producenci napędów SSD lubią, jeśli ich produkty wyróżniają się na tle konkurencji. Stąd dbałość o wygląd, jaskrawe kolory i atrakcyjne naklejki. Z perspektywy użytkownika ważniejsza od wyglądu jest jednak solidna, aluminiowa obudowa, która chroni „wnętrzności” dysku.

Dodatkowe oprogramowanie to miły akcent ze strony producenta. Wybierając SSD, warto sprawdzić co otrzymamy w gratisie. Popularnym dodatkiem są programy do migracji danych lub klonowania dysku, takie jak NCI Echo 3. Równie przydatne może się okazać oprogramowanie do optymalizacji pracy dysku. Samsung oferuje aplikację SSD Magican, a Plextor bogaty pakiet oprogramowania: PlexTurbo 3.0, PlexCompressor oraz PlexVault.

Źródło: Plextor, Samsung (foto)