Cara Kerja Solid-state Drive

Sejak itu, hard drive telah tumbuh lebih kecil, lebih luas dan, untungnya, lebih murah. Misalnya, hard drive laptop Seagate Momentus, dengan faktor bentuk hanya 2,5 inci (6,4 sentimeter), menawarkan penyimpanan 750 gigabita dengan harga kurang dari $100. Tetapi bahkan dengan teknologi perlindungan canggih, drive Momentus, seperti semua HDD, dapat mogok dan terbakar, membawa data berharga bersamanya. Itu karena hard drive memiliki bagian mekanis yang bisa rusak. Jatuhkan laptop, dan kepala baca-tulis dapat menyentuh piringan yang berputar. Ini hampir selalu menghasilkan kehilangan data yang parah.

Untungnya, drive komputer jenis baru dapat membuat crash sama usangnya dengan Apple IIe Anda. Dikenal sebagai solid-state drive , atau SSD , ia menggunakan chip semikonduktor, bukan media magnetik, untuk menyimpan data. Komputer Anda sudah dilengkapi dengan chip, tentu saja. Motherboard berisi beberapa yang menampung memori sistem perangkat Anda, atau RAM , yang merupakan tempat informasi disimpan dan diproses saat komputer Anda berjalan. Jenis komputer mengacu pada memori seperti memori yang mudah menguap karena menguap segera setelah mesin Anda kehilangan daya. Chip yang digunakan dalam solid-state drive menghasilkan memori yang tidak mudah menguap, artinya data tetap tersimpan meskipun tanpa daya. Chip SSD juga tidak terletak di motherboard. Mereka memiliki rumah mereka sendiri di bagian lain dari komputer. Bahkan, Anda dapat melepas hard drive laptop Anda dan menggantinya dengan solid-state drive, tanpa memengaruhi komponen penting lainnya.

Tapi kenapa kamu mau? Dan seperti apa sebenarnya drive itu -- papan sirkuit cetak berwarna hijau atau kotak logam yang disikat menyerupai hard drive tradisional? Kami akan menjawab pertanyaan tersebut di halaman berikut, tetapi sebelum kami merombak mesin Anda, mari kita tinjau beberapa dasar ilmu komputer.

1. Apa itu Solid-state Drive?
2. Bagaimana Solid-state Drive Menghemat Data
3. Dijual dengan SSD: Keuntungan Solid-state Drive
4. Tidak Dijual di SSD: Kekurangan Solid-state Drive
5. Catatan Penulis

Dalam istilah komputer, ada perbedaan antara memori dan penyimpanan. Memori akses acak, atau RAM (atau hanya memori), menyimpan program yang dijalankan komputer, serta data apa pun. Seperti memori jangka pendek seseorang, RAM cepat berlalu dan membutuhkan daya untuk melakukan tugasnya. Penyimpanan, di sisi lain, menyimpan semua hal kehidupan digital Anda -- aplikasi, file, foto, dan musik. Itu mempertahankan barang-barang itu bahkan jika daya dimatikan. Baik RAM dan penyimpanan membanggakan kapasitasnya berdasarkan jumlah byte yang dapat disimpan. Untuk komputer modern, RAM biasanya berukuran 4, 6 atau 8 gigabyte. Penyimpanan dapat memiliki kapasitas hampir 100 kali lebih besar -- hard drive laptop biasa, misalnya, dapat menampung 500 gigabyte.

Di sinilah ia menjadi sedikit lengket. Beberapa perangkat penyimpanan memiliki apa yang disebut sebagai memori flash , istilah membingungkan yang mengaburkan batas antara RAM dan penyimpanan. Perangkat dengan memori flash masih menyimpan banyak info, dan mereka melakukannya baik daya menyala atau tidak. Namun tidak seperti hard drive, yang berisi piringan berputar dan lengan seperti meja putar yang memuat kepala baca-tulis, perangkat memori flash tidak memiliki bagian mekanis. Mereka dibuat dari transistor dan komponen lain yang Anda temukan di chip komputer. Akibatnya, mereka menikmati label -- solid state -- dicadangkan untuk perangkat yang memanfaatkan sifat semikonduktor.

Ada dua jenis memori flash: NOR dan NAND. Keduanya mengandung sel - transistor - dalam kotak, tetapi kabel antar sel berbeda. Dalam flash NOR , sel-sel disambungkan secara paralel. Dalam flash NAND, sel-sel dihubungkan secara seri. Karena sel NOR mengandung lebih banyak kabel, mereka lebih besar dan lebih kompleks. Sel NAND membutuhkan lebih sedikit kabel dan dapat dikemas dalam sebuah chip dengan kepadatan yang lebih besar. Hasilnya, flash NAND lebih murah, dan dapat membaca dan menulis data lebih cepat. Hal ini menjadikan NAND flash sebagai teknologi penyimpanan yang ideal dan menjelaskan mengapa ini adalah jenis memori utama dalam solid-state drive. Flash NOR sangat ideal untuk aplikasi read-only dengan kepadatan rendah, kecepatan tinggi, seperti yang ada dalam aplikasi penyimpanan kode.

Berbekal latar belakang ini, kami dapat menawarkan definisi solid-state drive yang lebih tepat: Ini adalah perangkat yang menggunakan flash NAND untuk menyediakan memori yang tidak mudah menguap dan dapat ditulis ulang. Di komputer, solid-state drive dapat digunakan sebagai perangkat penyimpanan, menggantikan hard disk drive tradisional. Bahkan, produsen memproduksi SSD dengan bentuk dan footprint yang menyerupai HDD sehingga kedua teknologi tersebut dapat digunakan secara bergantian. Tapi di situlah kesamaan berakhir. Jika Anda membuka cangkang solid-state drive, Anda tidak akan melihat platter dan lengan aktuator. Mari kita lakukan selanjutnya.

Memory Stick dan Thumbdrive

Jika memori flash terdengar samar-samar akrab, maka Anda mungkin memiliki setidaknya satu atau dua thumbdrives -- atau memory stick -- di tas komputer Anda. Perangkat kecil, yang memiliki kapasitas sangat besar dan memungkinkan Anda mentransfer data dengan cepat antar mesin, secara resmi dikenal sebagai USB flash drive. Mereka menggunakan teknologi flash NAND yang sama dan, dalam banyak hal, dapat dianggap sebagai pendahulu perangkat penyimpanan solid-state saat ini.

Di luar, solid-state drive terlihat seperti HDD. Mereka berbentuk persegi panjang, ditutupi cangkang logam yang disikat dan berukuran sesuai dengan faktor bentuk standar industri untuk hard drive -- biasanya 2,5 dan 3,5 inci (6,4 dan 8,9 sentimeter). Namun di bawah eksterior perak, Anda akan menemukan susunan chip yang tersusun di papan, tanpa media magnetik atau optik yang terlihat. Banyak hal yang bisa masuk ke dalam ruang yang lebih kecil, tapi produsen SSD berdandan komponen mereka di "perumahan" ekstra untuk memastikan mereka masuk ke dalam slot drive yang ada laptop dan PC desktop .

Dibandingkan dengan kesederhanaan solid-state drive, bagian dalam hard drive adalah keajaiban gerakan, suara, dan aktivitas. Piring bundar, diatur pada poros, dapat berputar pada 7.200 putaran per menit. Sebuah lengan aktuator, bercabang menjadi beberapa kepala baca-tulis, berpacu melintasi piring-piring dalam ledakan kecepatan yang terlalu cepat untuk dilihat. Lengan terhubung ke blok aktuator, yang menyimpan instruksi untuk menggerakkan kepala baca-tulis. Saat instruksi tersebut dipanggil, terkadang hingga 50 kali per detik, lengan berputar di satu ujung dan menggerakkan kepala secara bersamaan di atas piringan. Setelah kepala tiba di lokasi tertentu di piring, elektromagnet menghasilkan medan magnet, yang menyelaraskan domain pembawa data di trek yang mendasarinya. Setiap domain dapat disejajarkan dalam salah satu dari dua kemungkinan arah -- 1 atau 0. Saat penyelarasan ini berubah, mereka membentuk pola yang sesuai dengan potongan informasi digital yang terpisah.

Flash NAND dari solid-state drive menyimpan data secara berbeda. Ingat bahwa flash NAND memiliki transistor yang diatur dalam kotak dengan kolom dan baris. Jika rantai transistor menghantarkan arus, nilainya 1. Jika tidak mengalirkan arus, nilainya 0. Pada awalnya, semua transistor diset ke 1. Tetapi ketika operasi penyimpanan dimulai, arus diblokir ke beberapa transistor, mengubahnya menjadi 0. Ini terjadi karena bagaimana transistor diatur. Di setiap persimpangan kolom dan baris, dua transistor membentuk sel. Salah satu transistor dikenal sebagai gerbang kontrol , yang lain sebagai gerbang mengambang. Ketika arus mencapai gerbang kontrol, elektron mengalir ke gerbang mengambang, menciptakan muatan positif bersih yang mengganggu aliran arus. Dengan menerapkan tegangan yang tepat ke transistor, pola unik 1s dan 0s muncul.

Flash NAND hadir dalam dua rasa berdasarkan berapa banyak 1s dan 0s yang dapat disimpan di setiap sel. Sel tingkat tunggal ( SLC ) NAND menyimpan satu bit -- baik 1 atau 0 -- per sel. Sel multi-level ( MLC ) NAND menyimpan dua bit per sel. Flash MLC memberikan kapasitas yang lebih tinggi, tetapi lebih cepat aus (ya, aus -- kami akan membahasnya lebih lanjut dalam beberapa halaman). Namun, itu lebih murah per gigabyte daripada SLC dan, sebagai hasilnya, adalah teknologi yang disukai di hampir semua SSD tingkat konsumen.

Biaya telah menjadi salah satu rintangan terbesar dari memori flash dan, akibatnya, solid-state drive. Namun dalam beberapa tahun terakhir, biaya telah turun secara signifikan. Pada saat yang sama, kemajuan dalam pengembangan flash NAND telah mengambil apa yang baik tentang teknologi dan membuatnya lebih baik. Selanjutnya, kita akan melihat keuntungan dari solid-state drive.

Anda telah berinvestasi dalam laptop top-of-the-line dengan hard drive 500-gigabyte, dan itu bekerja dengan baik. Anda memiliki semua foto dan video Anda, seluruh perpustakaan musik Anda, lima novel setengah jadi dan aplikasi berlimpah dikemas ke piring drive. Mengapa Anda mempertimbangkan untuk menukar HDD dengan solid-state drive? Bukankah Ayah selalu berkata, "Kalau tidak rusak, jangan diperbaiki"?

Mungkin Ayah tidak memiliki hard drive. Kenyataan pahitnya adalah bahwa HDD dapat dan memang gagal, seringkali lebih sering daripada yang ditunjukkan oleh spesifikasi teknisnya. Misalnya, produsen hard drive menilai keandalan produk mereka menggunakan pengukuran yang dikenal sebagai waktu rata - rata antara kegagalan , atau MTBF. Hard drive konsumen pada umumnya memiliki peringkat MTBF 500.000 jam, yang berarti bahwa, dalam sampel drive yang diuji, akan ada satu kegagalan setiap 500.000 jam pengujian. Itu satu kegagalan setiap 57 tahun, kedengarannya cukup bagus, bukan? Sayangnya, skor MTBF menyesatkan. Mereka berasal dari evaluasi statistik berdasarkan ukuran sampel yang kecil dan waktu yang singkat. Pada kenyataannya, Anda juga ingin mempertimbangkan garansi dan masa pakai HDD biasa (tiga hingga lima tahun atau lebih), bersama dengan skor MTBF. Karena tidak memiliki bagian yang bergerak, SSD dapat memberikan keandalan yang lebih baik. Mereka dapat menilai hingga 2,5 juta jam MTBF, yang mungkin berarti beberapa tahun lagi ditambahkan ke masa pakai perangkat.

Kesepakatan yang lebih besar adalah kinerja solid-state drive dibandingkan dengan HDD. Tanpa kepala yang bergerak dan piringan yang berputar, SSD dapat mengakses satu bagian data secepat bagian lainnya, bahkan jika mereka tidak berada dalam jarak yang sama. Kecepatan perangkat memanifestasikan dirinya dalam semua tugas CPU utama, mulai dari mem-boot perangkat lunak sistem hingga membuka file hingga membaca dan menulis data. Butir berikut membandingkan SSD dan HDD pada aktivitas penting ini:

Waktu boot-up (Windows 7): 22 detik (SSD), 40 detik (HDD)

Kecepatan baca-tulis data : 510-550 megabyte per detik (SSD), 50-150 megabyte per detik (HDD)

Kecepatan buka file Excel : 4 detik (SSD), 14 detik (HDD)

Semua ini bertambah. Bahkan pengguna biasa akan melihat peningkatan yang signifikan dalam kinerja komputer yang dilengkapi dengan SSD. Tapi power user akan benar-benar merasakan perbedaannya. Perancang game , animator, dan orang lain yang merender file keluaran besar adalah pengadopsi awal SSD hanya karena waktu kumulatif mereka dapat menghemat membaca dan menulis file besar. Saat ini, gamer, fotografer, dan siapa pun yang mengedit grafik atau file video akan menghargai peningkatan kecepatan yang diberikan oleh solid-state drive.

Terakhir, SSD mengkonsumsi daya yang jauh lebih sedikit daripada hard drive tradisional, yang berarti mereka menghemat masa pakai baterai dan tetap lebih dingin. Mereka juga sangat senyap, tanpa deru dan klik yang Anda dapatkan dengan HDD. Anda akan lebih menghargai ini jika Anda sering bepergian dan sering meletakkan komputer di atas lutut Anda, tetapi bahkan jika laptop Anda tetap terpasang di sebagian besar waktu, mesin yang lebih dingin dan lebih tenang dapat membuat perbedaan nyata dalam kenyamanan Anda. ruang kerja.

Tentu saja, tidak ada teknologi yang sempurna, dan SSD jauh dari itu. Pada halaman berikutnya, kita akan membahas hal-hal negatif dari flash NAND dan mengapa kombinasi teknologi dapat menjadi solusi terbaik.

Memperdagangkan hard drive Anda untuk solid-state drive sepertinya tidak perlu dipikirkan lagi. Tetapi sebelum Anda beralih, Anda harus memahami batasan SSD. Seperti biaya. Meskipun harga terus menurun, memori flash NAND masih mahal. Untuk mendapatkan 240 gigabyte penyimpanan pada PNY Prevail SSD, misalnya, Anda mungkin mengeluarkan $280. Itu $1,17 per gigabyte. HDD Western Digital Scorpio Blue, di sisi lain, memberi Anda penyimpanan 250 gigabyte dengan harga sekitar $65. Itu berhasil menjadi $0,26 per gigabyte.

Lalu ada masalah umur panjang. Flash NAND yang digunakan dalam SSD hanya dapat digunakan untuk jumlah penulisan yang terbatas. Mengapa? Karena SSD tidak dapat menulis sedikit pun informasi tanpa terlebih dahulu menghapus dan kemudian menulis ulang blok data yang sangat besar sekaligus. Setiap kali sebuah sel melewati siklus penghapusan, sebagian muatan tertinggal di transistor gerbang-mengambang, yang mengubah resistansinya. Saat resistansi meningkat, jumlah arus yang dibutuhkan untuk mengubah gerbang meningkat. Akhirnya, gerbang tidak bisa dibalik sama sekali, membuatnya tidak berguna. Proses pembusukan ini tidak memengaruhi kemampuan membaca SSD, karena pembacaan hanya memerlukan pemeriksaan, bukan perubahan, voltase sel. Akibatnya, flash NAND dapat "membusuk" menjadi status hanya-baca.

Beberapa produsen menggunakan sesuatu yang disebut perataan keausan untuk melawan degradasi flash NAND. Teknik ini mendistribusikan penulisan data di semua blok untuk memastikan memori flash dipakai secara merata, tetapi meskipun demikian, SSD akan rusak seiring waktu. Memori flash NAND dari berbagai sel tingkat tunggal umumnya menghasilkan 50.000 siklus program/penghapusan. Kilatan berbagai sel multi-level -- jenis yang digunakan dalam produk tingkat konsumen -- habis setelah sekitar 5.000 siklus.

Untuk alasan ini, banyak pusat data dan teknisi menggunakan kombinasi SSD dan HDD. Salah satu pendekatannya adalah menggunakan solid-state drive di laptop dan hard drive tradisional sebagai penyimpanan eksternal yang menyimpan musik, foto, dan file lainnya. Ini menggabungkan yang terbaik dari kedua dunia -- akses data acak yang sangat cepat dari SSD dengan kapasitas HDD yang relatif murah dan tinggi. Jika ini terdengar bagus untuk Anda, Anda pasti ingin mulai berbelanja untuk solid-state drive yang sesuai. Produsen terkemuka termasuk Samsung, Seagate, SanDisk, PNY, Toshiba dan OCZ Technology. Dan jangan lupa tentang Intel, yang menawarkan jajaran hard disk yang tangguh, serta beberapa alat untuk membantu Anda memilih teknologi yang tepat dan menghitung berapa banyak waktu dan uang yang dapat Anda hemat jika Anda beralih ke SSD.

Mengerjakan artikel ini membawa saya kembali ke ilmu komputer perguruan tinggi, tempat kami belajar tentang bit, byte, dan, tentu saja, memori. Saat itu, saya duduk di depan Commodore 64 (itu 64 kilobyte RAM) dengan floppy drive eksternal 5,25 inci! Man, seberapa jauh kita telah datang.

Artikel Terkait

Sumber