SSD kettad: Difference between revisions

From ICO wiki
Jump to navigationJump to search
Line 33: Line 33:
== SSD vs. HDD ==
== SSD vs. HDD ==


SSD ja HDD kõvakettaid on võrdlemisi raske võrrelda. Üks põhjustest on see, et tavaliste ketaste (HDD) jõudlustestid panevad rõhku nõrkuste võrdlemisele, milleks on latentsus-ja otsinguajale. Keeruliseks teeb võrdluse aga see, et SSD ketaste sees pole liikuvaid osi mis tähendab, et SSD kettad on selle koha pealt HDD'dest peajagu üle. Tänu SSD ketaste sega lugemise-kirjutamise tõttu võib nende jõudlus aja jooksul degrareeruda.
Pooljuhtkettaid ja magnetkõvakettaid on keeruline võrrelda, sest tavaliste ketaste (HDD) jõudlustestid panevad rõhku oma nõrkuste võrdlemisele (latentsus, otsinguaeg) ja SSD kettad on nende näitajate poolest ülekaalukalt paremad. Samas on ka pooljuhtketastel nõrkusi, mis on tingitud tehnoloogilistest iseärasustest (tundlikkus elektrikatkestuste suhtes, kirjutamise suhteline aeglus, jõudluse vähenemine aja jooksul). Samuti sõltuvad SSD näitajad välkmälu tüübist, mida seadmes kasutatakse.
 


{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
Line 41: Line 42:
! style="width: 40%;" | HDD
! style="width: 40%;" | HDD
|-
|-
| Ketta pöörete üles jõudmise aeg
| Töövalmiduse saavutamise aeg
| Kohene
| Kohene, sest liikuvaid pole osi.
| Aega võib kuluda mitu sekundit.
| Pöörete üles saamiseks võib kuluda mitu sekundit.
|-
|-
| Suvapöördumise aeg
| Suvapöördusaeg
| Umbes 0,1 ms. kuna andmete poole pöördutakse otse välkmälust.
| Umbes 0,1 ms, kuna andmete poole pöördutakse otse välkmälus.
| Umbes 5–10 ms kuna on vaja liigutada päid ja oodata kuni andmed liiguvad lugemis-/kirjutamispea all.
| Umbes 5–10 ms, kuna on vaja liigutada päid ja oodata kuni andmed liiguvad lugemis-/kirjutamispea all.
|-
|-
| Lugemise latentsusaeg
| Lugemise latentsusaeg
| Üldiselt madal, sest andmeid saab lugeda otse ükskõik millisest kohast.
| Üldiselt madal, sest andmeid saab lugeda otse ükskõik millisest kohast.
| Üldiselt kõrge, kuna mehhaanilised osad vajavad joondumiseks lisa aega.
| Üldiselt kõrge, kuna mehhaanilised osad vajavad joondumiseks lisaaega.
|-
|-
| Pideva lugemise jõudlus
| Pideva lugemise jõudlus
| Lugemise jõudlus ei muutu vastavalt sellele, kus info SSDl paikneb.
| Lugemise jõudlus ei sõltu sellest, kus info SSD-l paikneb.
| Kui andmed on fragmenteerunud, siis info välja lugemine võib anda erinevaid vastamis-aegu.
| Kui andmed on fragmenteerunud, siis võib info välja lugemine anda erinevaid vastamisaegu.
|-
|-
| Defragmentatsioon
| Defragmentatsioon
| Puudub defragmentatsioon, sest sellel on SSD-dele minimaalne effekt. Iga defragmentatsiooni protsess lisab uusi kirjutamisi NAND välkmälule, millel on niigi piiratud eluiga.
| Puudub vajadus defragmentida, sest sellel on SSD-le minimaalne efekt. Iga defragmentimisega lühendatakse NAND-välkmälu eluiga, sest kirjutuskordade arv on piiratud.
| HDDd vajavad defragmentatsiooni pärast kestvat töösolekut või info kustutamist ja kirjutamist.
| Defragmentimine on vajalik pärast kestvat töösolekut või info kustutamist ja kirjutamist.
|-
|-
| Müratase
| Müratase
| Müra puudub.
| Pole liikuvaid osi, pole müra.
| HDD-del on liikuvad osad(pead, mootor) ja tekitavad erineval tasemel müra olenevalt mudelist.
| Liikuvad osad (pead, mootor) tekitavad erineval tasemel müra olenevalt mudelist.
|-
|-
| Mehhaaniline vastupidavus
| Mehaaniline vastupidavus
| Liikuvate osade puudumine praktiliselt eemaldab mehhaanilised rikked.
| Mehaanilise rikke võimalus puudub.
| HDD-del on mitmeid liikuvaid osi, mis kõik ütlevad aja jooksul üles.
| Kõik liikuvaid osad ütlevad aja jooksul üles.
|-
|-
| Vastupidavus löökidele, rõhule, vibratsioonile ja äärmuslikele temperatuuridele
| Vastupidavus löökidele, rõhule, vibratsioonile ja äärmuslikele temperatuuridele
| Väga vastupidav.
| Väga vastupidav.
| Lendavad pead ja pöörlevad kettad on üldiselt selliste äärmuslikele situatsioonidele vastuvõtlikud.
| Liikuvad ja pöörlevad osad ei talu neid.
|-
|-
| Magneetiline tundlikkus
| Tundlikkus magnetismi suhtes
| Ei mõjuta välkmälu.
| Magnetism ei mõjuta välkmälu.
| Magnetid või magnetimpulsid mõjutavad andmeid kettal.
| Magnetid või magnetimpulsid mõjutavad andmeid kettal.
|-
|-
| Kaal ja maht
| Kaal ja maht
| Välkmälu ja trükiplaadi materjal on väga kerged võrreldes HDD-dega.
| Välkmälu ja trükiplaadi materjal on väga kerge võrreldes tavaliste kõvaketastega.
| Tippjõudlusega HDDd kasutavad raskemaid komponente kui sülearvuti kõvakettad, mis on kerged, kuid mitte samal määral kui pooljuhtkettad.
| Suurema jõudlusega kettad kasutavad raskemaid komponente, kuid ka sülearvuti kõvakettad on pooljuhtketastest palju raskemad.
|-
|-
| Paralleelsed operatsioonid
| Paralleelsed operatsioonid
| Mõneded välkmälu kontrolleritel võib olla mitu välkmälu kiipi kirjutamas ja lugemas erinevat infot samal ajal.
| Kontrolleril võib olla mitu kiipi kirjutamas ja lugemas infot erinevatest kohtadest samal ajal.
| Kõvaketastel on mitu pead, kuid need peavad kõik ühel samal silindril (rajal) joondatud olema.
| Kõvakettaseadmetel on mitu pead, kuid need peavad kõik olema joondatud samale silindrile (rajale).
|-
|-
| Kirjutuskindlus
| Kirjutuskindlus
| Pooljuhtkettad, mis kasutavad välkmälu on piiratud arv kordi kirjutatavad.  
| Välkmälu kasutavate pooljuhtketaste kirjutuskordade arv on piiratud.  
| Pole limiteeritud arv kirjutuskordi.
| Piiramatu kirjutuskordade arv.
|-
|-
| Tarkvara enkrüpteeringu piirangud
| Piirangud tarkvaralisele krüpteerimisele
| 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.
| NAND välkmälu ei saa kohe üle kirjutada, eelnevalt tuleb andmeplokid kustutada. Kui krüpteeritakse juba mälus paiknevat infot, siis "üle kirjutatud" andmed on ikka kaitsmata, krüpteerimata ja andmevargale kättesaadavad (riistvaralise krüpteerimise puhul seda probleemi ei esine). Ka ei saa andmeid turvaliselt kustutada neid üle kirjutades ilma kettasse sisse ehitatud eriliste "Secure Erase" protseduurideta.
| HDDd saavad andmed otse ükskõik millises sektoris üle kirjutada.
| Andmed saab ükskõik millises sektoris lihtsalt üle kirjutada.
|-
|-
| Free block availability and TRIM
| Vabade plokkide saadavus ja TRIM
| Oleneb plokkidest. Kasutuses mitteolevad andmeplokid võetakse kasutusele TRIM'i poolt.
| Jõudlus sõltub vabade plokkide olemasolust. Varem täis kirjutatud andmeplokid saab uuesti kasutusele võtta TRIM'iga.
| HDDd ei ole mõjutatud vabadest blokkidest või TRIM funktsionaalsuse( puudumise)st.
| Vabade blokkide olemasolu ei mõjuta jõudlust, andmed saab üle kirjutada.
|-
|-
| Energiakasutus
| Energiatarve
| 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..
| Välkmälul põhinevad pooljuhtkettad vajavad 1/3 kuni 1/2 voolust, mida tarbib HDD. DRAM SSD-d tarbivad tavaliselt sama palju voolu kui HDD ja vajavad toidet ka siis, kui ülejäänud süsteem on välja lülitatud.
| Tippjõudluse HDDd vajavad tavaliselt 12-18 vatti, sülearvutitele mõeldud kettad kasutavad tavaliselt 2 vatti.
| Suurima jõudlusega HDD-d tarbivad tavaliselt 12-18 vatti, sülearvutitele mõeldud kettad 2 vatti.
|-
|-
|}
|}

Revision as of 05:30, 14 June 2016

Täiendamisel...

Sissejuhatus

SSD (solid-state drive) ehk pooljuhtketas on mälukiipidel realiseeritud andmesalvestusseade, mis on otstarbelt võrreldav tavalise kõvakettaga (HDD), kuid põhineb välkmälu tehnoloogial ja pakub märgatavalt kiiremat andmepöördust.

Pooljuhtketaste valmistamisel kasutatakse mitut tüüpi mälukiipe, sealhulgas nii hävimälusid kui ka säilmälusid. Erinevalt tavapärastest kõvaketastest pole SSD sõna otseses mõttes üldse kettaseade, sest sellel puuduvad mehaaniliselt liikuvad osad, kuid ühendusliidesed on mõlemal samad ja täiendavaid draivereid pole SSD jaoks vaja - operatsioonisüsteem näeb ka pooljuhtketast tavalise kettana.[1] SSD on tänu liikuvate osade puudumisele vastupidavam põrutustele, ei tekita vibratsiooni ning töötab täiesti hääletult. SSD on ka palju energiasäästlikum ega kuumene üle. Seejuures on pooljuhtkettad aga tavalistest kõvaketastest seni veel märgatavalt kallimad. Miinuseks võib pidada sedagi, et välkmälu kirjutuskordade arv on piiratud, mis seab piirid SSD elueale, kuigi tavakasutajat see enamasti ei mõjuta.[2][3]

Tehnoloogia

Viimastel aastatel kasutatakse pooljuhtketastes valdavalt NAND-loogikal põhinevat välkmälu tehnoloogiat. Selle värskeim edasiarendus on kolmemõõtmelise arhitektuuriga V-NAND (vertical NAND) välkmälu, mis võimaldab suuremat andmetihedust ja töökiirust.[4] Eriotstarbeliselt on kasutusel ka suvapöördusmälul (RAM) põhinevad akutoitega pooljuhtkettad, mis pakuvad kiiremat andmepöördust, ent nende osakaal on üsna väike ja sihtturg spetsiifiline.[5]

Välkmälu (flash memory) on säilmälu, kus säilivad andmed ka pärast seda, kui toide on ära kadunud. Ehituselt kujutab välkmälu endast väikest trükkplaati, millele on monteeritud suure mahuga mälukiip.[6] Selle mõtles 1980ndatel aastatel välja Toshibas töötanud Fujio Masuoka.[7]

Tehnoloogiliselt arenesid välkmälukiibid välja EEPROMi kiibitehnoloogiast, kuid on odavamad ja suurema tihedusega. EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory) on elektriliselt ümberprogrammeeritav püsimälu. Välkmälu erinevus seisneb selles, et kustutamine ja kirjutamine toimub väikeste andmeplokkide kaupa, EEPROMi puhul aga baitide kaupa.[8]

Välkmälu elementideks on ujuva paisuga väljatransistorid. Igas mäluelemendis hoitakse üht või enamat bitti. NAND-loogika kasutamine tähendab, et mälu on laetud siis, kui elemendi väärtus on 0 (ja laadimata väärtuse 1 korral).

Bittide arvust elemendis sõltub välkmälu kategooria:

  • SLC (single level cell) - üks bitt elemendis
  • MLC (multi level cell) - kaks või enam bitti elemendis
  • TLC (triple level cell) - kolm bitti elemendis

Mida vähem bitte elemendis, seda paremad on välkmälu omadused (kiirus, eluiga, tõrketaluvus), kuid samal ajal tähendab see ka kõrgemat hinda. SLC võimaldab ligikaudu 90 000 - 100 000 kirjutuskorda, MLC ligikaudu 8000 - 10 000 ja TLC ainult 3000 - 5000 kirjutuskorda.[9]

Ka kirjutamiskiirus langeb elemendis hoitavate bittide arvu suurenedes märgatavalt, sest kirjutamine toimub välkmälus tavaliselt plokikaupa ja enne andmete ülekirjutamist tuleb tavaliselt terve plokk vahemällu salvestada. SSD seadmetel on välkmälu spetsiifikast tingituna keerukamad kontrollerid kui tavalistel kõvaketastel ja iga mudeli jõudlus sõltub paljuski just kontrolleri võimekusest, mistõttu ei kipu tootjad nende kohta väga palju infot välja jagama.[10]

Massitootoodanguna valminud odavamates SSD seadmetes on tavaliselt TLC välkmälu, samas kui SLC on kasutusel tippklassi mälukaartides ja serverites. MLC jääb omadustelt nende kahe vahele, aga sedagi peetakse pigem tavatarbijale suunatud tehnoloogiaks. Ettevõtetele on mõeldud eMLC (enterprise multi level cell), mis on sisuliselt optimeeritud MLC versioon ja võimaldab 20 000 - 30 000 kirjutuskorda.[11]

Kasutusalad

SSD seadmed on hakanud sellel aastakümnel jõudsalt levima, kuna välkmälu kasutamine on nende hinda oluliselt langetanud. Samal ajal on pooljuhtketaste mahutavus kasvanud kordades ja jõudnud tavaliste kõvaketastega pea samale tasemele.[12] Ka uued operatsioonisüsteemid on nüüd optimeeritud SSD kasutamiseks ja pooljuhtketta muu riistvaraga ühendamisel pole mingeid takistusi. SSD seadmete populaarsus kasvab kiiresti, sest nad on tavalistest kõvaketastest kiiremad, vaiksemad ja energiasäästlikumad, olgugi et veel pea neli korda kallimad.[13]. Sageli hangitakse pooljuhtketas lauaarvutisse nö süsteemikettaks tavalise kõvaketta kõrvale ja viimane jäetakse alles ainult andmete hoidmiseks. Kõige laialdasemat kasutust leiavad SSD kettad tänu oma väiksematele mõõtmetele süle- ja tahvelarvutites.

SSD vs. HDD

Pooljuhtkettaid ja magnetkõvakettaid on keeruline võrrelda, sest tavaliste ketaste (HDD) jõudlustestid panevad rõhku oma nõrkuste võrdlemisele (latentsus, otsinguaeg) ja SSD kettad on nende näitajate poolest ülekaalukalt paremad. Samas on ka pooljuhtketastel nõrkusi, mis on tingitud tehnoloogilistest iseärasustest (tundlikkus elektrikatkestuste suhtes, kirjutamise suhteline aeglus, jõudluse vähenemine aja jooksul). Samuti sõltuvad SSD näitajad välkmälu tüübist, mida seadmes kasutatakse.


Omadus SSD HDD
Töövalmiduse saavutamise aeg Kohene, sest liikuvaid pole osi. Pöörete üles saamiseks võib kuluda mitu sekundit.
Suvapöördusaeg Umbes 0,1 ms, kuna andmete poole pöördutakse otse välkmälus. Umbes 5–10 ms, kuna on vaja liigutada päid ja oodata kuni andmed liiguvad lugemis-/kirjutamispea all.
Lugemise latentsusaeg Üldiselt madal, sest andmeid saab lugeda otse ükskõik millisest kohast. Üldiselt kõrge, kuna mehhaanilised osad vajavad joondumiseks lisaaega.
Pideva lugemise jõudlus Lugemise jõudlus ei sõltu sellest, kus info SSD-l paikneb. Kui andmed on fragmenteerunud, siis võib info välja lugemine anda erinevaid vastamisaegu.
Defragmentatsioon Puudub vajadus defragmentida, sest sellel on SSD-le minimaalne efekt. Iga defragmentimisega lühendatakse NAND-välkmälu eluiga, sest kirjutuskordade arv on piiratud. Defragmentimine on vajalik pärast kestvat töösolekut või info kustutamist ja kirjutamist.
Müratase Pole liikuvaid osi, pole müra. Liikuvad osad (pead, mootor) tekitavad erineval tasemel müra olenevalt mudelist.
Mehaaniline vastupidavus Mehaanilise rikke võimalus puudub. Kõik liikuvaid osad ütlevad aja jooksul üles.
Vastupidavus löökidele, rõhule, vibratsioonile ja äärmuslikele temperatuuridele Väga vastupidav. Liikuvad ja pöörlevad osad ei talu neid.
Tundlikkus magnetismi suhtes Magnetism ei mõjuta välkmälu. Magnetid või magnetimpulsid mõjutavad andmeid kettal.
Kaal ja maht Välkmälu ja trükiplaadi materjal on väga kerge võrreldes tavaliste kõvaketastega. Suurema jõudlusega kettad kasutavad raskemaid komponente, kuid ka sülearvuti kõvakettad on pooljuhtketastest palju raskemad.
Paralleelsed operatsioonid Kontrolleril võib olla mitu kiipi kirjutamas ja lugemas infot erinevatest kohtadest samal ajal. Kõvakettaseadmetel on mitu pead, kuid need peavad kõik olema joondatud samale silindrile (rajale).
Kirjutuskindlus Välkmälu kasutavate pooljuhtketaste kirjutuskordade arv on piiratud. Piiramatu kirjutuskordade arv.
Piirangud tarkvaralisele krüpteerimisele NAND välkmälu ei saa kohe üle kirjutada, eelnevalt tuleb andmeplokid kustutada. Kui krüpteeritakse juba mälus paiknevat infot, siis "üle kirjutatud" andmed on ikka kaitsmata, krüpteerimata ja andmevargale kättesaadavad (riistvaralise krüpteerimise puhul seda probleemi ei esine). Ka ei saa andmeid turvaliselt kustutada neid üle kirjutades ilma kettasse sisse ehitatud eriliste "Secure Erase" protseduurideta. Andmed saab ükskõik millises sektoris lihtsalt üle kirjutada.
Vabade plokkide saadavus ja TRIM Jõudlus sõltub vabade plokkide olemasolust. Varem täis kirjutatud andmeplokid saab uuesti kasutusele võtta TRIM'iga. Vabade blokkide olemasolu ei mõjuta jõudlust, andmed saab üle kirjutada.
Energiatarve Välkmälul põhinevad pooljuhtkettad vajavad 1/3 kuni 1/2 voolust, mida tarbib HDD. DRAM SSD-d tarbivad tavaliselt sama palju voolu kui HDD ja vajavad toidet ka siis, kui ülejäänud süsteem on välja lülitatud. Suurima jõudlusega HDD-d tarbivad tavaliselt 12-18 vatti, sülearvutitele mõeldud kettad 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.

Kasulikke linke

Autorid

Andres Sumin, A32 (asumin@itcollege.ee)
Täiendanud: Oliver Tiks, AK21 (2015/2016)

Viited

  1. ↑ SSD (Solid State Drive), Vallaste e-teatmik
  2. ↑ "What is a Solid State Drive (SSD)?", About.com - Tech
  3. ↑ "Solid State Drives vs. Hard Drives: Which is Right for You?", Digital Trends
  4. ↑ "Samsung moves into mass production of 3D flash memory", Gizmag
  5. ↑ "RAM SSDs", StorageSearch.com
  6. ↑ flash memory, Vallaste e-teatmik
  7. ↑ "Unsung hero", Forbes
  8. ↑ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), Vallaste e-teatmik
  9. ↑ "SLC, MLC or TLC NAND for Solid State Drives?", Speed Guide
  10. ↑ "How do SSDs work?", ExtremeTech
  11. ↑ "Everything You Need to Know About SLC, MLC, & TLC NAND Flash", MyDigitalDiscount.com
  12. ↑ "SSD Prices In A Free Fall", Network Computing
  13. ↑ "SSD prices plummet again, close in on HDDs", PCWorld
Retrieved from "https://wiki.itcollege.ee/index.php?title=SSD_kettad&oldid=104931"