SSD razvoj i tehnologija

O Solid State Drive uređajima, tehnologiji na kojoj su ovi uređaji bazirani, te prednostima i nedostacima ovih uređaja mogli ste već, u više navrata, čitati na našim stranicama. S obzirom da je ovo prvi put da testiramo jedan od uređaja ovog tipa, ovaj put ćete sve relevantne informacije imati na raspolaganju na jednom mjestu. Tehnologija na kojoj su bazirani SSD uređaji nastala je još u vrijeme računara sa vakuumskim cijevima, no moderniji SSD uređaji nastali su tek u drugoj polovini sedamdesetih godina.

Prvi SSD bazirani na flash memoriji pojavili su  1995. godine, a na istom principu, uz manje izmjene, proizdvode se i današnji SSD uređaji. Moderni SSD uređaji koriste Nand Flash ćelije, koje za razliku od standardnih DRAM ćelija, zadržavaju zapisane podatke i nakon prestanka napajanja električnom energijom. Ako se pitate koliko dugo podaci ostaju zapisani bez napajanja, odgovor ovisi od više faktora. Prvi i najvažniji jeste starost Nand ćelije. Naime, svaka Nand ćelija ima određen životni vijek, odnosno broj ciklusa zapisivanja i brisanja. Ukoliko je Nand ćelija odradila 10% svog životnog vijeka, zapisani podaci bi, bez napajanja, trebali ostati u savršenom stanju desetak godina.


Flash memorije mogu doći u SLC (Singe Level Cell) ili MLC (Multi-Level Cell) verzijama, što dalje određuje životni vijek, performanse, zagrijavanja, potrošnju i na kraju cijenu. Osnovna razlika između SLC i MLC memorija ogleda se u načinu spremanja podataka. U SLC ćeliju moguće je spremiti samo jedan bit, dok se u MLC ćelije spremaju dva bita. Vezano za način spremanja podataka u ćelije, prednost MLC uređaja jeste mogućnost spremanja veće količine podataka u isti broj memorijskih ćelija, no zbog načina zapisivanja informacija, pristup je sporiji nego je to slučaj sa SLC verzijama.

Razlike između ova dva načina zapisivanja, osim utjecaja na performanse, odgovorne su i za deset puta duži životni vijek SLC uređaja. S obzirom da MLC ćelije spremaju duplo više podataka po ćeliji, životni vijek ćelije iznosi oko 10000 ciklusa, dok kod SLC ćelija životni vijek traje 100000 ciklusa. MLC uređaji su, za isti kapacitet,  otprilike duplo jeftiniji za proizvesti, s obzirom da je za isti broj ćelija moguće zapisati duplo više podataka, pa je to razlog zbog kojeg je na tržištu  dostupan veći broj MLC SSD uređaja.


U oba slučaja, ćelije su grupirane u stranice. Stranica (page) je najmanji memorijski blok, u koji se može zapisati 4KB podataka. Stranice su dalje organizovane u blokove. Svaki blok se sastoji od 128 stranica (4x128 - 512KB), pri čemu se javlja problem sa malim datotekama. Naime, iako je moguće zapisati podatke u veličinama od 4KB, pri brisanju se briše kompletan blok (512KB). Kako ovo funkcioniše u praksi? Recimo da zapišete datoteku veličine 24KB. Ova datoteka će zauzeti šest stranica. S obzirom da blok od 128 stranica nije pun, šest zauzetih stranica će biti označeno, te ih operativni sistem neće prikazivati. Ove stranice se brišu naknadno, a na stranice zapisuju novi podaci. Na sličan način funkcionišu i standardni mehanički diskovi, pa je u većini slučajeva obrisane podatke moguće povratiti, osim u slučaju da su na prostor na kojem su podaci bili spremljeni, već zapisane nove informacije.

S obzirom na ograničen životni vijek ćelija, bilo je potrebno osigurati ujednačeno „trošenje“ ćelija, pa su proizvođači SSD uređaja integrisali algoritam koji se brine upravo za ujednačeno korištenje ćelija. Bez ovog algoritma, određene ćelije bi bile korištene značajno više nego druge, što bi rezultiralo kraćim životnim vijekom samog uređaja.

Za razliku od tradicionalnih tvrdih diskova kod kojih u praksi, nakon pojave oštećenih sektora dolazi do brzog širenja istih što na kraju dovodi do kvara diska i gubitka podataka, kod SSD uređaja, oštećena ćelija se može izolovati. SSD uređaji imaju određen broj rezervnih blokova koji nisu uključeni u deklarisani kapacitet uređaja, te se ovi blokovi koriste kao zamjena upravo za oštećene ili blokove koji su odradili maksimalan broj ciklusa.