SSD kettad

Mis on SSD ketas?

Pooljuhtketas ehk Solid-state drive (edaspidi SSD) on andmekandja mis kasutab püsimälu andmete talletamiseks. SSD kettad erinevad tavapärastest kõvaketastest selle poolest, et nendes puuduvad liikuvad osad. Selle asemel kasutatakse SSD ketastes mikrokiipe, hävimälu ja säilmälu. Võrreldes tavaliste ketastega kannatavad SSD kettad füüsilisi põrutusi, kasutavad vähem ressurssi, on kiiremad ja vaiksemad aga ka palju kallimad. Operatsioonisüsteemid näevad pooljuhtkettaid kui tavalisi kõvakettaid ning nende jaoks pole vaja spetsiaalseid draivereid.

Mis on välkmälu?

SSD ketas on välkmälul põhinev kõvaketas. Välkmälu (inglise keeles flash memory) on säilmälu, mis on elektriliselt nii programmeeritav kui ka kustutatav. Välkmälude kasutusalaks on mälupulgad, mälukaardid, MP3-mängijad ja teised seadmed. See on EEPROM (inglise keeles electrically erasable programmable read-only memory – elektriliselt ümberprogrammeeritav püsimälu), mida programmeeritakse ümber suurte plokkidena. Vanadel seadmetel kustutati ja programmeeriti ümber kogu kiip korraga. Välkmälu maksab palju vähem kui EEPROM, mida saab programmeerida ühe baidi haaval, ja on seetõttu saanud domineerivaks tehnoloogiaks seadmetel, kus on vaja palju säilmälu. Näiteks kasutatakse välkmälu sülearvutites, digikaamerates, mobiiltelefonides ja mängukonsoolides mänguseisude salvestamiseks. Kuna välkmälu on säilmälu, säilivad andmed ka pärast toite väljalülitamist. Lisaks on välkmälul suur lugemiskiirus (kuigi väiksem kui muutmälul) ja parem löögikindlus kui kõvaketastel. Nende omaduste tõttu on välkmälu saanud väga populaarseks kaasaskantavates seadmetes. Mälukaardis pakendatud välkmälu on väga vastupidav, võimeline taluma tugevat survet ja äärmuslikke temperatuure ning on veekindel.

Mis on SLC ja MLC?

SSD kõvakettad jagunevad kaheks, nendeks on SLC (single level cell) ja MLC (multi level cell). SLC on kiirem ja kallim ning sellel on rohkem kirjutuskordi milleks on umbkaudu ~100 000 korda. Antud ketta teeb kallimaks 1 bitine kontroller. MLC ketastes on aga mitu erinevat olekut tänu millele suudab ketas hoida 2te bitti ühes üksuses ja see teeb ta palju odavamaks. MLC ketaste kirjutmiskordi on umbes ~10 000 korda. SLC ja MLC hinnavahe on pea kümnekordne.

SSD vs. HDD

SSD ja HDD (tavalised, pöörlevad kettad) kettaid on tegelikult suhteliselt keeruline võrrelda. Traditsioonilised kõvaketta jõudlustestid rõhuvad nõrkuste võrdlemisele, näiteks keerlemise latentsus- ja otsinguajale. SSD kettad aga ei keerle, mis tähendab, et analoogsetes testides on nad peajagu üle. Samas SSD ketaste sega lugemise-kirjutamise tõttu võib nende jõudlus võib ajapikku degrareeruda. Testida tuleks kasutatud ketast kuna uhiuue, poest ostetud ketta jõudlus võib olla märgatavalt parem kui aastate vanune ketas (SSD).

Omadus	SSD	HDD
Pöörete üles saamise aeg (ketta töökiiruseni; inglise spin up)	Hetkeline (ei kulu aega)	Võib võtta mõne sekundi; mitme-kettalises seadmes võib olla vajadus lükata edasi iga ketta spin up'i, et piirata järsku pingetõusu kõikide kettaste üheaegsest elektri võtmisest.
Suvapöördumise aeg	Umbes 0,1 ms - kordi kiirem kui HDD, sest andmete poole pöördutakse otse välkmälus.	Vahemikus 5–10 ms vajaduse tõttu liigutada päid ja oodata kuni andmed liiguvad lugemis-/kirjutamispea all.
Lugemise latentsusaeg	Üldiselt madal, sest andmeid saab lugeda otse ükskõik millisest kohast; Kasutusaladel, kus kõvaketta andmete otsimine on piiravaks faktoriks, on tulemuseks kiirem käivitus ja applikatsioonide stardiaeg	Üldiselt kõrge, kuna mehhaanilised osad vajavad joondumiseks lisa aega.
Pideva lugemise jõudlus	Lugemise jõudlus ei muutu vastavalt sellele, kus info SSDl paikneb.	Kui andmed on fragmenteerunud, siis info välja lugemine võib anda erinevaid vastamis-aegu.
Defragmentatsioon	Pooljuhtkettad ei saa kasu defragmentatsioonist (fragmentatsiooni eemaldamisest), sest sellel on SSD-dele minimaalne effekt ja iga defragmentatsiooni protsess lisab uusi kirjutamisi NAND välkmälule, millel on niigi piiratud eluiga.	HDDd vajavad defragmentatsiooni pärast kestvat töösolekut või info kustutamist ja kirjutamist.
Müratase	SSD-del ei ole liikuvaid osi ja müra ei tekita	HDD-del on liikuvad osad(pead, mootor) ja tekitavad erineval tasemel müra olenevalt mudelist.
Mehhaaniline vastupidavus	Liikuvate osade puudumine praktiliselt eemaldab mehhaanilised rikked.	HDD-del on mitmeid liikuvaid osi, mis kõik ütlevad aja jooksul üles.
Vastupidavus löökidele, rõhule, vibratsioonile ja äärmuslikele temperatuuridele	Puuduvad lendavad pead või pöörlevad kettad, mis võiks ekstreemsetele oludele alla jääda.	Lendavad pead ja pöörlevad kettad on üldiselt selliste äärmuslikele situatsioonidele haavatavad.
Magneetiline tundlikkus	Ei mõjuta välkmälu.	Magnetid või magnetimpulsid võivad muuta andmeid kettal.
Kaal ja maht	Välkmälu ja trükiplaadi material on väga kerged võrreldes HDD-dega.	Tippjõudlusega HDDd kasutavad raskemaid komponente kui sülearvuti kõvakettad, mis on kerged, kuid mitte samal määral kui pooljuhtkettad.
Paralleelsed operatsioonid	Mõneded välkmälu kontrolleritel võib olla mitu välkmälu kiipi kirjutamas ja lugemas erinevat infot samal ajal.	Kõvaketastel on mitu pead, kuid need peavad kõik ühel samal silindril (rajal) joondatud olema.
Kirjutuskindlus	Pooljuhtkettad, mis kasutavad välkmälu on piiratud arv kordi kirjutatavad. DRAM'il (dünaamilise suvapöördumisega mälul) põhinevatel pooljuhtketastel pole kirjutuskordade arvul piiranguid.	Magnetandmekandjatel pole limiteeritud arv kirjutuskordi.
Tarkvara enkrüpteeringu piirangud	NAND välkmälu ei saa üle kirjutada, selle asemel tuleb ümber kirjutada eelnevalt kustutatud blokkidesse. Kui tarkvaralise krüpteeringu programm krüpteerib juba SSDl paiknevat infot, siis "üle kirjutatud" andmed on ikka kaitsmata, krüpteerimata ja andmevargale kättesaadav (kettal-põhineval riistvarakrüpteeringu puhul seda probleemi ei esine). Lisaks ei saa andmeid turvaliselt kustutada kirjutades algseid andmeid üle kirjutades ilma kettasse sisse-ehitatud eriliste "Secure Erase" protseduurideta.	HDDd saavad andmed otse ükskõik millises sektoris üle kirjutada.
Lugemis- ja kirjutamiskiiruste sümmeetria.	Odavamate pooljuhtketaste korral on kirjutamiskiirused oluliselt madalamad kui lugemiskiirused. Tippjõudluse ja kindlate tootjate SSD-del on kirjutamis- ja lugemiskiirus tasakaalus.	HDD-del on enamasti sümmeetrilised lugemis- ja kirjutamiskiirused.
Free block availability and TRIM	Pooljuhtketaste jõudlust mõjutab kõvasti saada olevate vabade, programmeeritavate blokkide olemasolu. Varemkirjutatud andmeblokid, mis ei ole enam kasutuses on võimalik taaskasutusse võtta TRIM'i poolt; kuid isegi TRIM'iga vähem vabu programmeeritavaid andmeblokke tähendab madalamat jõudlust.	HDDd ei ole mõjutatud vabadest blokkidest või TRIM funktsionaalsuse( puudumise)st.
Energiakasutus	Tippjõudluse välkmälul põhinevad pooljuhtkettad kasutavad tavaliselt ainult 1/3 kuni 1/2 voolust, mis kulub HDD-dele; Tippjõudluse DRAM SSDd vajavad tavaliselt sama palju elektrit kui HDDd ja vaajavad voolu ka siis kui ülejäänud süsteem on välja lülitatud..	Tippjõudluse HDDd vajavad tavaliselt 12-18 vatti; sülearvutitele mõeldud kettad kasutavad tavaliselt 2 vatti.

Kokkuvõte

SSD kettad on välkmälul põhinevad andmekandjad. Nad on pea igas aspektis tavalistest HDD'dest peajagu üle. Plussideks on parem lugemis/kirjutamiskiirus, programmid avanevad kiiremini, vaiksus, päringutele reageerimine, kiirem failide kopeerimine, vähene energiakasutus, puuduvad liikuvad osad, vastupidavam. Suurimaks miinuseks on aga paraku hind.

Kasutatud kirjandus

http://en.wikipedia.org/wiki/Solid-state_drive
http://compreviews.about.com/od/storage/a/SSD.htm
http://et.wikipedia.org/wiki/K%C3%B5vaketas
http://www.wisegeek.com/what-is-an-ssd.htm

Autor

Andres Sumin, A32 asumin@itcollege.ee