ssdとは何ですか、どのように機能し、何のためのものですか？

ハードドライブ、またはより良い言い方をすれば、 ソリッドステートストレージドライブまたはSSDはまだ残っています。新しい機器を購入するほとんどすべてのユーザーは、このタイプの収納ユニットを中に見つけることができます。しかし、実際にはSSDとは何ですか？この記事では、この電子要素について詳しく説明し、よく知られているHDDハードドライブとの違いについて説明します。

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数年後、私たちはコンピュータに大きな変化を経験することができました。最初はマルチコアプロセッサとそのアーキテクチャでした。これにより、機器はどんどん速くなり、グラフィックカード、RAMが改善されました。しかし、私たちのチームには依然として大きなボトルネックがあり、それはハードドライブに他なりませんでした。コンピュータ全体が集積回路でいっぱいであるため、内部にはまだ機械的な要素がありました。

したがって、データコンテンツへのアクセスが非常に遅い場合、非常に高速なプロセッサを使用しても意味がありません 。この理由やその他の理由により、デジタルストレージ業界は機能し、その結果、この新しいタイプのユニットを作成するコストを削減できました。コストが下がるにつれ、データを保存する容量と信頼性も低下しました。

最近では、この要素は実用的に標準化されており、すべての新しい機器に共通しています。そして、比較的手頃な価格で。高速なコンピュータが必要な場合は、オペレーティングシステムにこれらのいずれかが必要です。それでは、これらのSSDドライブが何であるかを見てみましょう。

SSDとは

ソリッドステートドライブまたはSSD（ソリッドステートドライブ）は、 不揮発性メモリまたは一般にフラッシュメモリと呼ばれるものの使用に基づくデータ用のストレージデバイスです。したがって、従来のハードドライブの磁気ディスクを交換します。

古いEEPROMの後継であるこれらのフラッシュメモリは、同じ操作で複数のメモリロケーションの読み取りおよび書き込み操作を可能にするため、各操作で1つのメモリセルしか読み取ることができなかったEEPROMメモリに比べて速度が向上します。

フラッシュメモリの使用には、メモリを格納するためのチップの使用が含まれます。 通常のハードディスクの可動部分を排除することで、アクセスと書き込み速度を大幅に向上させます。

2010年、これらのレポートはさらに飛躍しました。これは、製造コストの削減につながり、ユーザーによるアクセスの可能性につながりました。そして、これらのフラッシュメモリを製造するためにNANDドアを使用しています。

NAND論理ゲート（ANDまたは反転Y）の最も印象的な機能の1つは、電源が切断された場合でも内部のデータを保持できることです。

これらのNANDゲートは 、ビットが格納されるアイテムであるフローティングゲートトランジスタを使用して作成されます。 RAMメモリの場合、これらのトランジスタはフラッシュメモリではなく、状態を維持するために連続的な電源を必要とします。 フローティングゲートトランジスタがロードされると、内部に0があり、アンロードされると、1になります。

これらのメモリはマトリックス形式で構成され、一連の連続したNANDゲートによって形成されます。完全な行列ブロックと呼び、行列を構成する行をページと呼びます。これらの各行には、2 KBから16 KBのストレージ容量があります。各ブロックに256ページがある場合、サイズは256 KBから4 MBになります。

SSDとRAMの違い

これで、最初に頭に浮かぶのはRAMメモリです。ご存知のように、このタイプのメモリは、データとプログラムをプロセッサに供給するために使用されます。コンピュータの電源を切ると、SSDドライブとは異なり、RAMメモリは完全に空になります。

違いは、NANDゲートの使用にあります。これらの論理要素は内部に最後の電気的状態を保存し、電源がなくても残ります。

製造技術

基本的に、これらのデバイスの製造には2つのストレージテクノロジーが存在します。 RAMベースのドライブの実験から始めました。これには、データを失わないように常にエネルギーを供給する要素が必要でした。

これらの制限により、これらのユニットのDRAMテクノロジーは、不揮発性ストレージを備えたNANDゲートの登場により廃止されました。これは現在使用されているものであり、3つの異なる製造技術があります。

SLCまたは個別レベルのセル

この方法を使用すると、各メモリセルに1ビットのデータを保存できます。その構造は、薄いメモリチップと単一レベルのストレージを取得する個々のシリコンウェーハでできています。これらのチップには、データアクセス速度が高く、寿命が長く、エネルギー消費が少ないという利点があります。一方、メモリ容量が少ないため、より多くの雌豚を造る必要があり、建設費が高くなります。

現在のところその製造は、ストレージの品質が優れている必要がある産業およびサーバークラスタ環境に限定されています。

MLCまたはマルチレベルセル

この製造方法は、前の方法とは正反対です。各メモリチップは、シリコンウェーハを積み重ねて1つのマルチレベルチップを形成することによって製造されます。チップあたりの記憶容量が大きいという利点は、各セルに2ビットを格納することが可能で、合計4つの異なる状態になります。また、製造コストも安価です。

不利な点として、前のケースとは正反対のことを引用します。アクセスが遅く、耐久性が低いチップです。

TLCまたはトリプルレベルセル

この場合、製造プロセスは各セルに3ビットを実装することで、最大8つの状態を保存できます。製造価格は安く、コンテンツへのアクセス効率は低くなります。したがって、それらは取得するのに最も安価なユニットですが、 セル寿命は約1000書き込みに制限されています。

TRIMテクノロジー

SSDストレージユニットで保留中の主題は、まさにその耐久性です。メモリセルは、書き込みと消去が実行されるたびに劣化します。これにより、使用頻度の高いドライブが急速に劣化し、ファイルの整合性の障害とファイルの損失につながります。

SSDからファイルを削除するプロセスは非常に複雑です。行レベルでコンテンツを書き込むことができますが、削除できるのはブロックレベルのみです。これは、削除する必要があるファイルに加えて、このブロックに有用なファイルがある場合、これも削除されることを意味します。

有効なファイルが削除されないようにするには、これらのファイルを取得して新しい行に保存し、ブロックを削除してから、有効なデータを以前の場所に書き直す必要があります。このすべてのプロセスの結果、追加の書き込みと削除を行わなければならないため、メモリセルがさらに劣化します。

これに対応してTRIMなどの技術が登場。 TRIMを使用すると、オペレーティングシステムとストレージユニット間の通信が可能になり 、SSDに消去する必要があるデータをシステム自体に通知します。 Windowsでデータを消去すると、データは物理的に消去されるのではなく、使用されていないという所有権を取得します。これにより、メモリセルの書き込みおよび物理的な消去のプロセスを減らすことができます。 Microsoftから、このテクノロジーはWindows 7以降に実装されています。

SSDドライブの物理コンポーネント

SSDドライブのコンポーネントに関しては、3つの重要な要素に言及できます。

コントローラ： NANDメモリモジュールで実行される操作の管理を担当するプロセッサです。

キャッシュ：このタイプのユニットにも、ユニットからRAMおよびプロセッサへのデータ転送プロセスを高速化するDRAMメモリデバイスがあります。

コンデンサ：コンデンサには、突然の停電時にデータの整合性を維持する機能があります。カットにより動いているデータがある場合、コンデンサーのおかげで、このデータを保存して損失を防ぐことができます。

接続テクノロジー

SATA

一般的なSSDは、通常のハードドライブと同じ接続テクノロジを備えています。つまり、SATA 3ポートを使用してこれらをマザーボードに接続します。このようにして、600 MB /秒の転送が行われます。

PCI-Express

しかし、 NVMeと呼ばれるさらに高速な接続および通信技術があります。 この方法を使用すると、ユニットはマザーボードのPCI-Express拡張スロットに直接接続されます。このようにして、読み取りで最大2 GB /秒、書き込みで最大1.5 GB /秒の転送速度を実現できます。

通常のように、これらのハードドライブは一般的な2.5インチの長方形のカプセル化形式を備えていませんが、キャプチャーやヒートシンクのないグラフィックカードなどの拡張カードのように見えます。

M.2

これは、中短期的にSATAタイプを置き換えることを目的とした新しい通信規格です。 SATAとNVMeの両方の通信プロトコルを使用します。これらのユニットは、マザーボード上の特定のポートに直接接続されています。このようにして、PCI-Eスロットの占有を回避し、特定のポートを確保します。この規格にはPCI-Eの速度はありませんが、SATAよりもはるかに高速であり、すでにすべてのメーカーのドライブが手頃な価格で提供されています。

SSDについて考慮すべき側面

SSDを購入するときは、SSDの長所と短所の両方、およびシステムが適切かどうかを知る必要があります。

ファイルシステム

これまで見てきたように、SSDドライブの管理は、通常のハードドライブで見たものとはかなり異なります。このため、従来のファイルシステムでは、これらのドライブのニーズに合わせて内部のオペレーティング構造を更新する必要がありました。そうでなければ、ユニットの急速な劣化を引き起こし、ユニットの寿命を大幅に短縮します。

NTFS

明確な例は、Windowsファイルシステムです。 Windows Vistaはパーティションをシステムに正しく位置合わせすることだったため、実装された最初の最適化の1つ。これにより、セクターの構成が機械ユニットとSSDで異なるため、追加の読み取りおよび書き込み操作を実行する必要がありました。

Windows 7以降のバージョンでは、ファイルデフラグツールの無効化、Superfetchサービス、ReadyBoost、およびSSDの寿命を延ばすTRIMコマンドの導入など、SSDの改善がシステムに実装されています。

SSDのメカニカルディスクに対する利点

読み取り/書き込み：機械部品を排除することにより、基本操作が大幅に増加します。その最も認識できる重要な特性。アプリケーションとファイルを開く：上から直接、アプリケーションとファイルがはるかに速く開かれ、コンピューターの起動時間が劇的に減少します。 障害とセキュリティ：障害間の時間は大幅に増加し、データのクリーニングが改善されることでトランザクションのセキュリティが向上し、ユニットがいっぱいまたは空の場合のパフォーマンスに変化はありません。ファイルを物理的に削除すると、ファイルを完全に回復できなくなるため、ファイルの削除も安全です。 エネルギー：それはより少ないエネルギー消費および熱生産を必要とします。 騒音：機械的要素がないため、騒音の発生はゼロになります。 重量と抵抗：機械部品とサイズを小さくすることで、重量が減り、耐衝撃性が大幅に向上します。

SSDの短所

耐用年数：これらのユニットは通常、従来のディスクよりも耐用年数が短くなっています。これは、これらおよび製造技術に与えられる使用の強さに関連しています。 価格： GBあたりのコストは、従来のディスクよりもかなり高くなります。したがって、容量の大きいディスクが高価格で見つかります。 ストレージ容量：ハードドライブはまだ市場に存在し、機械式ドライブよりもストレージ容量が少なくなっています。ハードウェアの制限（しばらく前にNimbus Dataが100 TB SSDを構築することを計画したことが発表されたため）ではなく、これらのコストのためです。 データ回復：利点で説明したように、SSDはファイルを完全に削除します。これは、削除したファイルを回復したい場合にも不利です。それにもかかわらず、TRIMテクノロジーはこの点で私たちに機会を与えてくれます。 致命的な障害：メカニカルディスクが徐々に劣化してきており、それに気づくことができますが、SSDは警告なしに障害を起こし、このエラーは完全かつ最終的なものです。したがって、ファイルはほぼ完全に安全に失われます。 メンテナンスタスク：この場合、これらのタスクはハードドライブに非常に損傷を与えます。 SSDの最適化は意味をなさないが、仮想メモリにスペースの一部を構成することは推奨されない。このプロセスにより、さらに摩耗します。

機械式ハードドライブの詳細をすべて知りたい場合は、次の記事をお勧めします。

これで、 SSDとは何か、 どのように機能するかについての説明を終了します。役に立ちましたか？質問はありますか？？