Технология SSD

     Федеральное агентство по образованию

     Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования 

     «Государственный университет управления»

     Кафедра информационных систем 

     Специальность: Финансовый менеджмент

     Специализация: Менеджмент организации

     Форма обучения: очная 

     Реферат

     по  дисциплине «Информатика» 

     Технология SSD 
 
 
 
 
 

     Исполнитель:

     Студентка 2 курса 2 группы   ____________________ А.В. Иванова 

     Руководитель:

     Кандидат  экономических наук, доцент  ____________А.С. Болотов 
 
 
 
 

Москва, 2010 г.

Содержание: 

1. Введение…………………………………………………………………….3
2. История развития SSD ……………………………...……………………..4
3. Технология SSD ……………...…………………………………………….6
• принцип работы ячейки SSD.…………………………………...….6
• энергопотребление SSD и HDD ………………………………...….7
• преимущества и недостатки систем SSD……..……………..……..8
• выход накопителя SSD на рынок …………...……………………10
4. Комбинирование SSD и HDD……………………………………………14
5. Ярусное хранение………………………………………………………....18
6. Реализация SSD в Windows 7…………………….………………………22
7. Заключение………………………………………………………………..24
8. Список используемой литературы………………………………………25

 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Полупроводниковый накопитель (англ. SSD, solid-state drive) — энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся механических частей. Называть его «диском» неправильно, так как в конструкции SSD не присутствует дисков как таковых: накопитель состоит из микросхем памяти и контроллера, подобно флеш-памяти. Следует различать полупроводниковые накопители, основанные на использовании энергозависимой (RAM SSD) и энергонезависимой (NAND или Flash SSD) памяти.

     Последние являются перспективной  разработкой. Некоторые  аналитики считают, что уже в ближайшие  годы (2011—2013 г.) полупроводниковые накопители NAND займут немалую долю рынка накопителей, отвоевав её у накопителей на жёстких магнитных дисках. По состоянию на 2009 г., полупроводниковые накопители использовались в специализированных вычислительных системах, в некоторых моделях компактных ноутбуков, коммуникаторах и смартфонах (например, нетбуки ASUS Eee PC, Acer Aspire One, ноутбуки фирмы Apple, Lenovo). Полупроводниковые накопители также используются на Международной космической станции.

     Накопители, построенные на использовании  энергонезависимой  памяти (NAND SSD), появились, в общем, не так  давно. В отдельных позициях они уступали традиционным накопителям в чтении и записи, но компенсировали это (особенно при чтении) высокой скоростью поиска информации, практически сопоставимой со скоростью работы оперативной памяти. На сегодняшний день уже поставлен на поток выпуск твердотельных накопителей со скоростью чтения и записи, сопоставимой с традиционно присущей обычным HDD, и даже разработаны модели, которые значительно их превосходят. Характеризуясь относительно небольшими размерами и низким энергопотреблением, они уже практически полностью завоевали рынок систем для размещения баз данных среднего уровня и начинают вытеснять традиционные диски в мобильных устройствах и не только. 
 
 
 

История развития SSD

• Как только появились дискретные вычислительные устройства возникла необходимость сохранить результаты их работы в памяти. Сначала таким устройством памяти были ламповые триггера, подобные тем на которых выполнялись вычисления. Потом появились устройства памяти на ферритовых сердечниках, устройства для хранения и накопления информации на магнитных барабанах, дисках и магнитной ленте. Память на ферритовых сердечниках сначала стала работать в качестве оперативной памяти. Однако с появлением барабанных, а затем и дисковых накопителей вышли из употребления из-за чрезвычайно высокой стоимости.
• 1978 год — компания StorageTek разработала первый полупроводниковый накопитель современного типа (основанный на RAM-памяти).
• 1982 год — компания Cray представила полупроводниковый накопитель на RAM-памяти для своих суперкомпьютеров Cray-1 со скоростью 100 МБит/с и Cray X-MP со скоростью 320 МБит/с, объемом 8, 16 или 32 миллиона 64 разрядных слов.
• 1995 год — компания M-Systems представила первый полупроводниковый накопитель на flash-памяти.
• 2008 год — Южнокорейской компании Mtron Storage Technology удалось создать SSD накопитель со скоростью записи 240 МБ/с и скоростью чтения 260 МБ/с, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле. Объём данного накопителя — 128 ГБ. По заявлению компании, выпуск таких устройств начнётся уже в 2009 году.
• 2009 год — Super Talent Technology выпустила SSD объёмом 512 гигабайт.
• В декабре 2009 года Seagate анонсировала накопитель Seagate Pulsar — своего первенца из полупроводниковых дисков для предприятий. Pulsar имеет ёмкость до 200 ГБ, форм-фактор 2,5 дюйма, толщину 7 мм; интерфейс — SATA со скоростью 3 Гбит/с. Создан специально для блейд-серверов и серверов общего назначения. Совместим с современными наборами микросхем сверхтонких серверов. В нём используется технология одноуровневой ячейки (SLC), что обеспечивает надёжность и долговечность полупроводниковых накопителей. Годовая интенсивность отказов (AFR) составляет всего 0,44 процента, что свидетельствует о высокой надёжности и долговечности накопителей. Защита данных при отключении питания позволяет избежать их потери в случае отключения электроэнергии.
• Сентябрь 2010 года. Создан накопитель PowerDrive-LSI в виде карты расширения для слота PCI-Express, способный считывать данные со скоростью 1,4 ГБайт/с, а записывать - 1,5 ГБайт/с. Производитель позиционирует его как «новый игровой SSD». До этих пор даже накопители с интерфейсом SATA 3ГБит/с (данная цифра путала неискушённых пользователей) имели меньшие скорости передачи данных. Выпускаются модификации объемом 240 ГБ (GM3-PDLP24M), 480 ГБ (GM3-PDLP48M) и 960 ГБ (GM3-PDLP96M). Для повышения скорости на плате накопителя имеется 512 МБ кэш-памяти DDR2. Основа накопителя - однокристальная система LSISAS2108 RAID-on-Chip с ядром PowerPC, работающим на частоте 800 МГц. Размеры карты 235 x 158 x 45 мм, интерфейс PCI-Express 2.0 x8. Совместимые ОС: Windows Server 2003, 2008 и 2008 R2, Windows XP, Windows Vista и Windows7, RedHat Linux 3.0, 4.0, 5.0 и Solaris 10 x86, SUSE Linux/SLES 9 SP4, 10 SP3, 11 SP1 и VMWare ESXi 4.0. Судя по косвенным данным, загрузка операционной системы с такого накопителя не предусмотрена или требует доработки BIOS производителем.

      В настоящее время наиболее заметными  компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Intel, Samsung Electronics, SanDisk, Corsair и OCZ Technology. Кроме того, свой интерес к этому рынку демонстрирует Toshiba. 
 
 
 
 
 
 
 

Технология  SSD

     Принцип работы ячейки SSD

     Чтобы понять достоинства и недостатки SSD, рассмотрим как работает элементарная SLC ячейки. Не вдаваясь в различия между ячейками SLC или MLC, тем более у последней тот же принцип работы, при более сложной структуре. Но для понимания разницы сравним их с RAM ячейками.

 

 

     Ячейка  SSD имеет емкость плавающего затвора много меньше чем запоминающая емкость DRAM, это требует много меньших энергетических затрат для изменения ее состояния (0 или1). Заряд на ячейке SSD может храниться достаточно долго без его восстановления за счет практически отсутствующего саморазряда.  
DRAM требует постоянной процедуры восстановления заряда (регенерации) на запоминающем конденсаторе из-за больших утечек. Информация теряется сразу после выключения питания. 
 
 
 

     Энергопотребление SSD и HHD 

     Посмотрим и сравним потребление HDD и SSD приведенные в таблице 1.

Таблица 1.

 

     В таблице сведены данные нескольких источников. Для сравнения в последних 3х строках приведены характеристики потребления HDD.

     Сравним HDD и SSD по параметрам связанным с потребляемой мощностью.

     Рассматривая  таблицу 1, мы видим, что существуют экономичные модели SSD, (№ п/п 1,2,4,6), но их главный недостаток малая скорость чтения/записи (менее 100 Мб/сек). Это модели с использованием в качестве элемента памяти SLC ячейки. Одна из особенностей - их емкость менее 64Мб.

     Все скоростные модели (№ п/п 3,5,17 - емкостью 120,256,30 Гб соответственно) построены  с использованием ячеек MLC, и имеют скорость чтения/записи более 200/160 Мб/сек. Но при этом потребляют от источника питания более 1,5-2Вт.

     Высокое потребление это плата за скорость.

     Сравнивая SSD с HDD по рассматриваемым характеристикам, видим что экономичные SSD (отставая в емкости) имеют потребление чуть ниже чем лучшие 2,5'' HDD, как и скорость чтения/записи. Можно предположить, что при равной емкости и потребление их сблизится.

     А вот SSD с высоким быстродействием имеют потребление более высокое чем лучшие HDD, при примерно равной скорости чтения/записи. Стоит обратить внимание что раскрутка дисков HDD требует кратковременного потребления до 5 Вт. 
 

     Преимущества  и недостатки систем SSD

     SSD имеют следующие основные  преимущества по отношению к обычным жёстким дискам:

• меньшее время загрузки системы, и меньшее время перехода в состояние готовности после включения питания - порядка 20 секунд;
• отсутствие механически движущихся частей и механизмов, поэтому SSD надежнее;
• задержка в режиме чтения 85 мкс, в режиме записи порядка 115 мкс;
• задержка в режиме чтения 65 мкс, в режиме записи около 85 мкс;
• производительность: скорость чтения и записи ограничена лишь пропускной способностью интерфейса и применяемых контроллеров, а значит полностью ложиться на их разработчиков, и не является слабостью самой технологии;
• низкая потребляемая мощность;
• полное отсутствие шума от движущихся в их составе частей и охлаждающих вентиляторов;
• довольно высокая механическая стойкость;
• относительно широкий диапазон рабочих температур;
• стабильно одинаковое время считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;
• небольшой размер и вес;