SSD

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tämä artikkeli käsittelee tallennusvälinettä, SSD on myös yhdysvaltalainen metalli- ja punk-yhtye
Kuluttajamarkkinoille suunnattu moderni 2,5 tuuman SSD
SSD-levyjä.

SSD-massamuisti (engl. Solid-state Drive) on tietokoneen massamuisti, jossa ei ole liikkuvia mekaanisia osia ja jossa tieto säilyy laitteen ollessa suljettuna. Tiedon säilytykseen käytetään esimerkiksi flash-muistia. Vuonna 2010 SSD-levyjä käytettiin pääasiassa erikoissovellutuksissa: kevyissä ja kestävissä kannettavissa tietokoneissa, sulautetuissa järjestelmissä ja tehokkaissa palvelimissa.

SSD-levy sisältää flash-muistin ja ohjainosan samassa standardinmukaisessa (1,8, 2,5 tai 3,5 tuuman) kotelossa. Laitteen liitäntä tietokoneisiin tapahtuu samoilla liitäntätavoilla kuin kiintolevynkin.

Edut ja ongelma-alueet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Perinteiseen pyörivään levypakkaan ja magneettisiin materiaaleihin perustuvaan kiintolevyyn verrattuna SSD:llä on monia teknisiä etuja. Näitä ovat lyhyempi hakuaika, nopeampi tiedonsiirto, vähäisempi virrankulutus, vähäinen lämmöntuotto ja lähes äänetön käyttö. SSD on usein myös kiintolevyä kevyempi ja kestää äärimmäisiä olosuhteita, kuten korkeita lämpötiloja, mekaanista rasitusta, tärinää ja iskuja, johtuen siitä, ettei levyssä ole liikkuvia komponenttejä. Kiintolevystä poiketen SSD-levy ei myöskään vaadi eheyttämistä.

Varjopuolena SSD-levyillä on korkea hinta suhteessa tallennuskapasiteettiin. SSD-muistin virrankulutuksesta ja kestoiästä on esitetty vielä kriittisiä arvioita.[1] SSD myös kuluu käytössä ja muistipaikoilla on rajallinen uudelleenkirjoituskertojen määrä.

Kehitys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Esimerkki Corsair Force Series 3 SSD-levyn suorituskyvystä.

SSD on nopeasti kehittyvä teknologia. SSD-levyjen tallennuskapasiteetti ja tiedonsiirtonopeus nousevat jatkuvasti, hintojen samalla laskiessa ja tarjonnan monipuolistuessa.

Vuonna 2007 kaupallisten SSD-muistien maksimikoko oli 32 GB ja hinta n. 1000 dollaria ja parhaiden mallien luku- ja myös kirjoitusnopeus ohitti nopeimmat kiintolevyt. Keväällä 2008 markkinoille tuli useita merkkejä ja malleja suurilta valmistajilta kuten Samsung ja laitteen kapasiteetti kasvoi 128 GB:ksi ja myös laitteiden hinta alkoi laskea rajusti. Suuret kannettavien tietokoneiden valmistajat, kuten DELL ja Apple, tarjosivat kesällä 2008 SSD:tä optiona joihinkin uusiin kannettaviin tietokoneisiin. [2]

Vuonna 2009 Micron esitteli ensimmäisen SATA 6Gbps -väylää hyödyntävän SSD-levyn.[3] Laite kykenee yli 350 MB/s luku-, ja yli 200 MB/s kirjoitusnopeuksiin.

Suorituskykyvyn lisääntyessä sisäisen RAM-puskurimuistin määrä on lisääntynyt SSD-asemissa. [4]

Luontaisesti SSD-massamuisti on nopea lukemaan tietoa, suurimmat erot eri SSD-laitteiden välillä syntyvät tiedon kirjoitusnopeudessa. [5]

Hyvä suorituskyky on lisännyt kysyntää nopeammille liitäntätavoille, kuten SATA 6Gbps ja USB 3.0.

Muistitekniikka[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Uusien SSD-laitteiden tekniikka perustuu NAND-Flash:iin, joka mahdollistaa suuremman kirjoitusnopeuden kuin aiemmissa muistitikuissa ja muistikorteissa.

MLC (Multi Level Cell) ja SLC (Single Level Cell) ovat NAND-Flash tekniikan osia, solutyyppejä. Nelitilainen MLC on edullisempi mutta vikaherkempi, binäärinen SLC on nopeampi ja kalliimpi. MLC soluja tarvitaan puolet vähemmän kuin kaksitilaisia, mutta noin puolet suurempi virheenkorjausbittien tarve vie osan saadusta hyödystä. [6] [7] Vähiten uudelleenkirjoitusta kestää TLC-tekniikka.

30. tammikuuta 2010 Intel-Micron Flash Technologies julkisti 25 nm:n valmistusprosessin MLC-NAND -muistille.[8]

Uudelleenkirjoitusten määrää tekniikoittain:[9]

  • TLC 1 000 kertaa
  • MLC 4 000 kertaa
  • SLC 100 000 kertaa

Muistisolujen tasainen kulutus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Flash-tekniikan eräs ongelma on muistisolujen rajallinen elinikä: kukin muistisolu voidaan uudelleenkirjoittaa vain rajallisen monta kertaa ennen kuin solu muuttuu käyttökelvottomaksi. Tiedon lukeminen sen sijaan ei kuluta soluja.

SSD:n sisäinen ohjain estää yksittäisen solun kulumista kirjoittamalla usein muuttuvan tiedon aina uuteen paikkaan ja pitämällä tarkistuskirjanpitoa (virheenkorjauskoodia eli ECC-bittejä) virheellisiksi muuttuneista tiedosta. [10] Jokainen SSD-levy sisältää käyttäjälle näkymättömän varaston ylimääräisiä soluja. Tuhoutunut solu merkitään rikkinäiseksi ja tilalle otetaan käyttöön yksi näistä varasoluista.lähde?

Eri valmistajien välillä on suuriakin eroja sen suhteen kuinka SSD-levy sisäisesti järjestelee tietoa. Levyn ulkopuolelle tieto näytetään aina yhtenäisenä.

Osioiden kohdistus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Osioiden kohdistus (partition alignment), siten että tiedostojärjestelmän ja SSD:n varausyksiköt osuvat kohdilleen, on tärkeää levyn suorituskyvyn ja kunnon ylläpitämisessä. Mikäli ne osuvat limittäin, joutuu SSD-levy yhtä tiedostojärjestelmän varausyksikköä muutettaessa kirjoittamaan uudelleen kaksi omaa yksikköään. Tämä luonnollisesti hidastaa levyn toimintaa. Käyttöjärjestelmän asennusohjelman tehtävä on asettaa osiot alkamaan ja loppumaan oikeista kohdista.[11]

TRIM-komento ja ylikirjoitusongelma[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tuki TRIM-komennolle vähentää ylimääräistä SSD-levylle kirjoitusta muistisolujen tarpeettoman kulumisen estämiseksi.[12]

Perinteisillä kiintolevyillä kullekin sektorille voi kohdistaa kaksi komentoa: lue ja kirjoita. SSD-levyillä komentoja on kolme: lue, pyyhi ja kirjoita. Tiedoston päälle ei voi kirjoittaa uutta tietoa ennen kuin vanha sisältö on ensin pyyhitty.[13][14]

Muistisolut SSD-levyllä on jaettu blokkeihin jotka on edelleen jaettu sivuihin. Blokin koko on tyypillisesti 512 kilotavua, jokainen sivu 4 kilotavua. Kerralla voidaan lukea tai kirjoittaa yksi sivu, mutta pyyhintä pitää tehdä koko blokki kerrallaan. Ongelma syntyy siitä, että SSD-levy ei voi tietää, mitkä sivut ovat todella käytössä, koska tiedostojärjestelmällä ei ole suoraa yhteyttä levyyn. TRIM-komento korjaa tätä ongelmaa.

Yhdenkin bitin muuttaminen edellyttää koko 512 kilotavun blokin lukemista levyn sisäiseen välimuistiin, välimuistissa olevan kopion muokkausta, blokin pyyhintää ja 512 kilotavun kirjoittamista.

Kun tiedosto käyttäjän näkökulmasta poistetaan, sitä ei normaalisti poisteta, vaan se poistetaan sisällysluettelosta ja tiedoston käyttämät bitit levyllä merkitään vapaaksi uuteen käyttöön. Tällöin SSD-levy ei voi tietää, mitkä sivut levyllä ovat todella käytössä ja mitkä ovat näennäisesti käytössä mutta kuuluvat poistetuille tiedostoille. Tuloksena on tarpeettomia lue–muokkaa–pyyhi–kirjoita-kierroksia. Tämä hidastaa ja kuluttaa levyä. TRIM-komennon avulla käyttöjärjestelmä voi kertoa levylle, mitkä sivut voi vapauttaa käyttöön.

Windows 7 sisältää TRIM-komennon tuen. Linuxin ydin sisältää tuen versiosta 2.6.33 alkaen; komento välitetään perille mikäli käytössä on ext4-tiedostojärjestelmä "discard"-valinnalla.

TRIM-komentoa ei sen alkuperäisessä määritelmässä voinut suorittaa asynkronisesti, mikä tarkotti ettei sitä voinut asettaa jonoon levylle kohdistettujen muiden toimintojen kanssa. Jono täytyi tyhjentää ensin, mikä rajoitti suorituskykyä. Uudemmassa SATA 3.1 -standardissa tätä ongelmaa ei ole: TRIM-komento voidaan lisätä muiden komentojen sekaan.[15]

Jotkut SSD-levyt tulevat toimeen myös kokonaan ilman TRIM:iä, mikäli niillä on paljon "yliprovisiota", toisin sanoen ylimääräistä piilotilaa.

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]