Analisi dell'unità a stato solido

Nel 1956 fu creato il primo hard disk! E per molto tempo, il mercato dominante dei dischi rigidi per computer è stato dominato dai dischi rigidi (HDDS), che sono ingombranti ed economici.
L'HDD è una struttura meccanica, con conseguente larghezza di banda ridotta, ritardo elevato, scarsa resistenza agli urti, elevato consumo energetico, rumore elevato, volume e peso elevati e tempi di lavoro lunghi produrranno usura, è facile causare ritardi del computer. Cosa fare?

Per risolvere questi problemi, le unità a stato solido (SSDS) che utilizzano una tecnologia di archiviazione a semiconduttore completamente nuova sono arrivate sul mercato negli anni '90. A differenza degli HDD, gli SSD sono composti principalmente da controller, chip di memoria (chip Flash, chip DRAM) e ci sono più modi per collegare gli SSD ai computer. Rispetto all'HDD, i vantaggi sono significativi:

■ Elevata velocità di lettura e scrittura: elevata velocità di lettura e scrittura continua, velocità di lettura e scrittura casuale, tempo di accesso molto ridotto.
■ Antiurto e anticaduta: la possibilità di perdita di dati può essere ridotta al minimo quando ci si sposta ad alta velocità, ribaltando e inclinando, urtando e agitando.
■ Basso consumo energetico: il consumo energetico è molto inferiore rispetto al tradizionale disco rigido meccanico.
■ Nessun rumore: nessun dispositivo di trasmissione meccanica, il valore del rumore è vicino a 0 dB.
■ Ampio intervallo di temperature operative: la maggior parte dei prodotti può funzionare a 0~70 gradi Celsius.
■ Leggero: peso e dimensioni molto inferiori rispetto a un disco rigido meccanico.

Di cosa si trattava il nascente SSD che ha rapidamente superato l'HDD?
Evoluzione dell'aspetto dell'SSD: piccolo e sottile
Inizialmente, gli SSD erano grandi e spessi per accogliere l'interfaccia e lo spazio degli HDD tradizionali. Tuttavia, il circuito interno dell'SSD effettivo è molto piccolo e, dopo un continuo sviluppo, gli ultimi due sono ora popolari: 2.5-pollici e interfaccia M.2.

Decrittazione SSD interna: controller più chip di memoria
Il controller SSD è responsabile del completamento delle istruzioni SSD interne, si occupa dell'intero trasferimento dei dati e collega il chip di memoria all'interfaccia esterna. Inoltre, il bilanciamento del carico dei dati su ciascun chip di memoria può essere allocato correttamente in modo che tutti i chip di memoria possano lavorare in parallelo sotto un certo carico per coordinare e mantenere la collaborazione di chip diversi.

I chip di memoria sono la base degli SSD, che assicurano che i dati possano essere archiviati anche dopo un'interruzione di corrente. I chip FLASH sono comunemente usati come chip di memoria. Come funzionano gli SSD basati su chip flash?
Gli SSD in genere hanno più chip di memoria flash e il controller decide su quale chip flash vengono archiviati i dati. La lettura e la scrittura dei dati all'interno del chip di memoria flash è regolare: ogni chip di memoria flash contiene molti blocchi, ognuno dei quali è suddiviso in più pagine, e ogni Pagina contiene molte celle. L'accesso è in Page e la cancellazione è in Block.

Se pensi alla cella come a una stanza, più persone possono entrare e più capacità può essere ampliata. In base alla quantità di dati memorizzati, può essere suddiviso in SLC/MLC/TLC/QLC. SLC memorizza 1 bit di dati (2 stati), MLC memorizza 2 bit di dati (4 stati), TLC memorizza 3 bit di dati (8 stati) e QLC memorizza 4 bit di dati (16 stati).

Per espandere ulteriormente la capacità della memoria flash, la tecnologia 3D NAND ha iniziato ad essere utilizzata nei chip di memoria flash. Proprio come i chip di memoria flash erano bungalow, la tecnologia 3D ora consente ai dati di vivere in grattacieli. La quantità di dati memorizzati per unità di superficie viene moltiplicata.

Iterazione dell'interfaccia SSD: interfacce multiple per la connessione di computer
All'inizio, per aggiornare e sostituire meglio gli HDD tradizionali, gli SSD utilizzavano le stesse dimensioni di aspetto e le stesse specifiche di interfaccia degli HDD da 2.5-pollici. Entrambe sono interfacce dati SATA, ovvero bus di comunicazione SATA seriali.