Qu'est-ce que les disques SSD et comment ils fonctionnent?

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Что такое SSD диски и принцип их работы

Aujourd'hui, nous allons discuter des principaux points et principes de l'exploitation de la technologie SSD à l'état solide. Comme vous vous en souvenez, dans la première partie de l'article, nous avons effectué des tests comparatifs sur un disque SSD et deux disques durs. Considéré à quoi il ressemble de l'intérieur et de quels blocs principaux il est constitué.

Aussi - énuméré les principaux avantages de cette technologie, et maintenant considérer les lacunes qui lui sont inhérentes à l'heure actuelle. Présentez les principaux sous la forme d'une liste:

  1. Un coût élevé (par rapport aux disques durs) du stockage de données, c'est-à-dire - nous obtenons moins de capacité de disque pour beaucoup d'argent
  2. La plus grande vulnérabilité (en ce qui concerne les dispositifs avec un principe d'enregistrement magnétique) aux problèmes d'interférences électriques et d'alimentation électrique (coupures de courant soudaines, champs magnétiques, électricité statique)
  3. Vous ne pouvez pas remplir complètement le disque (15-20% de l'espace devrait être libre)
  4. La durée de vie du transporteur est limitée à un certain nombre de cycles d'enregistrement de ses cellules

Mais allons - dans l'ordre! Pour commencer, qu'est-ce qu'un disque SSD et quel est le principe de son fonctionnement?

Lecteur SSD Lecteur SSD

C'est un lecteur à état solide dans lequel des puces de mémoire flash NAND sont utilisées à la place des plaques traditionnelles de disques durs recouvertes d'une couche ferromagnétique.

Puces de mémoire NAND Puces de mémoire NAND

La mémoire NAND est une évolution de la mémoire flash, dont les puces avaient beaucoup moins de performances, de longévité et semblaient plus massives.

Peut-être que vous serez intéressé par le fait que la mémoire flash a été développée dans l'une des divisions de la société "Toshiba" en 1984. La première puce commerciale basée sur ce développement en 1988 a été publiée par Intel. Et un an plus tard (en 1989) le même "Toshiba" a introduit un nouveau type de mémoire flash - NAND.

En ce moment, il existe trois versions principales (modifications) de la mémoire NAND:

  • SLC (Single-Level - Cellule à un seul niveau)
  • MLC (deux niveaux - Multi Level Cell)
  • TLC (Trois niveaux - Trois niveaux de cellules)

Les solutions les plus coûteuses et les plus fiables sont les dispositifs sur les puces SLC. Pourquoi? Ils ne permettent qu'un seul bit d'information à stocker dans chaque cellule mémoire. Contrairement à eux, les puces MLC et TLC peuvent stocker respectivement deux et trois bits. Cela est devenu possible grâce à l'utilisation de différents niveaux de charge électrique sur les portes des cellules de mémoire.

Schématiquement, il peut être représenté comme ceci:

Une telle structure multiniveau permet d'augmenter considérablement la capacité des puces avec le même volume physique (à la fin, chaque gigaoctet est moins cher). MAIS! Rien n'est donné gratuitement! Par conséquent, les puces MLC et TLC raccourcissent considérablement leur «durée de vie», qui est directement liée au nombre de cycles d'écrasement de leurs cellules.

Pour le SLC, ce sont 100 000 cycles d'effacement / écriture pour le MLC 10 000 et pour le CCM seulement 5 000. Cette diminution de fiabilité est due à la destruction progressive de la couche diélectrique de la grille flottante de la cellule. De plus, du fait qu'à chaque nouveau niveau la tâche de reconnaissance sans erreur du niveau d'un signal électrique devient compliquée, ce qui signifie que le temps total de recherche de la cellule désirée avec des données augmente, la probabilité d'erreurs de lecture augmente.

Afin de lutter contre les phénomènes décrits ci-dessus, les fabricants doivent développer des microcontrôleurs de contrôle hautement intelligents pour les disques SSD qui, outre les procédures d'entrée-sortie, doivent écrire des informations sur les supports afin que les puces de leur mémoire flash s'usent uniformément. - effectuer une correction d'erreur, etc.

C'est le contrôleur qui est le point faible des SSD à semi-conducteurs, car il est plus sensible aux problèmes d'alimentation et aux dommages au firmware (firmware) qu'il contient, peut conduire à une perte complète de toutes les données utilisateur. Et leur récupération correcte est une opération encore plus laborieuse que dans le cas des disques durs. En raison du fait que les données sont dispersées à travers différentes puces de mémoire et il est nécessaire de restaurer correctement leur structure d'origine, et ce n'est pas facile.

Par conséquent, les fabricants de disques SSD mettent régulièrement à jour le micrologiciel de leurs disques et les téléchargent pour téléchargement gratuit, améliorant et améliorant les algorithmes de l'appareil et empêchant la perte de données en cas d'urgence.

Recommandation! Mettez à jour périodiquement le «firmware» de votre SSD, en le téléchargeant depuis le site Web du fabricant.

Avec la détérioration des cellules mémoire MLC, les constructeurs sont également aux prises avec une méthode bien établie dans les disques d'enregistrement magnétique: réserver une partie de leur volume (10-20%) pour le remplacement dynamique des cellules usées. Dans le cas du disque dur, cette zone sert à remplacer les secteurs défectueux du disque dur.

Mais nous, en tant qu'utilisateurs, pouvons aider notre disque SSD en veille à ne pas gaspiller sa ressource "vie" limitée et à configurer le système d'exploitation de manière à minimiser les accès disque inutiles.

Je vais montrer les principes généraux de ce qu'il faut faire et ce qu'il faut éviter, et vous allez déjà configurer votre système pour un travail optimal avec un lecteur à état solide.

Par exemple: nous savons que le système d'exploitation "Windows" pendant son travail utilise activement le fichier d'échange (fichier système caché "pagefile.sys"). Qu'est-ce que cela signifie, en ce qui concerne la détérioration des cellules de disque SSD et tout ce que nous avons mentionné ci-dessus? Et le fait qu'une zone distincte du lecteur flash du système est intensément utilisé (il est souvent remplacé par des données officielles et non nécessaires et, en fait, il est activement usé)!

Que peut-on faire? C'est vrai! Transférer le fichier d'échange à un autre (pas un lecteur SSD), comme je l'ai fait, ou, avec une grande quantité de RAM , l'abandonner complètement (mettre en "0")?

Nous allons plus loin: la procédure de défragmentation n'est pas seulement nécessaire pour ce type de périphérique (la vitesse d'accès est la même pour toutes les cellules, quel que soit l'emplacement du fichier final), mais elle est tout simplement nocive. Pour la même raison que décrite ci-dessus. Un accès excessif (inactif) au disque ne fait que réduire davantage sa ressource limitée. Donc, désactivez le service de défragmentation correspondant. Aussi, il n'est pas superflu de désactiver l'indexation des fichiers, ce qui est nécessaire pour une recherche plus rapide, mais est-il souvent utilisé par nous?

Le principe, je pense, vous avez attrapé. Et maintenant je voudrais vous montrer un petit programme "SSD Mini Tweaker" (tweaker-optimizer), qui optimise de manière similaire le fonctionnement du disque SSD. Il suffit de mettre les cases à cocher nécessaires devant les éléments correspondants et de cliquer sur le bouton "Apply Changes".

L'ordinateur redémarrera et les modifications prendront effet. Le programme est remarquable en ce qu'il a une interface russe et des informations détaillées en russe. Donc, à tout moment, vous pouvez vous familiariser avec la fonction que vous allez déconnecter ou continuer à participer.

Téléchargez l'utilitaire sur notre site Web. Dans l'archive - versions pour les systèmes 32 bits et 64 bits et un fichier d'aide en russe.

Puisque nous avons consacré tellement de temps à l'utilisation optimale du disque et à l'usure de ses cellules de mémoire, je ne peux manquer de vous présenter un autre développement intéressant. Le programme "SSD Life Pro", dont la tâche principale est de garder une trace de l'heure de fonctionnement du disque et de rapporter la date approximative de sa panne.

Malheureusement, l'utilitaire n'a pas pu calculer la "durée de vie" de mon disque "Plextor", mais a montré quelques autres informations intéressantes.

Que voyons-nous ici? L'entrée "FW: 1.00" est la version du firmware du disque, ci-dessous montre l'espace occupé et libre, le temps total de fonctionnement à partir de la première mise sous tension et le nombre de démarrages. Notez également la ligne TRIM (doit être active), cela indique que les performances du lecteur SSD seront optimales.

Voici une capture d'écran du même programme, mais prise sur le site de son développeur. Il montre que le lecteur de la société "Intel" a correctement transféré l'utilité de ses paramètres SMART et basé sur eux l'utilitaire a affiché une prévision étendue de son état.

Comme vous pouvez le voir, l'échec du disque est "nommé" le 7 novembre 2020 :)

Si nous cliquons sur le lien "Comment pensez-vous cela?" En haut de la fenêtre du programme, allez sur le site du développeur et nous serons en mesure de voir (en russe) comment exactement ce calcul est fait?

À la fin de ce sujet, nous allons écouter la recommandation de toutes les entreprises Intel respectées, selon lesquelles les conditions idéales pour le SSD d'un disque SSD sont moins de 75% avec un ratio d'informations statiques (rarement variables) et dynamiques (fréquemment modifiées). à 1. N'utilisez pas les 10 à 20% restants de l'espace disque, car ils sont nécessaires au bon fonctionnement de la commande "TRIM". Pour fonctionner, il a besoin d'espace libre pour regrouper les données (comme pour la fonction de défragmentation). La règle générale est la suivante: plus l'espace est libre, plus l'appareil fonctionne rapidement.

À l'heure actuelle, le lecteur SSD est idéalement adapté en tant que partition système sur laquelle le système d'exploitation et les programmes sont installés et - tout. Les données et tous les travaux sur eux devraient (si possible) avoir lieu sur le second disque (HDD). En outre, les disques SSD peuvent être utilisés efficacement sur les serveurs pour mettre en cache des données statiques.

Et maintenant, examinons brièvement pourquoi les modèles SSD plus coûteux des disques SSD ont d'aussi excellentes qualités à haute vitesse et ce qui est encore différent de leurs «jeunes» frères.

Premièrement: c'est la même puce de contrôleur de lecteur intelligent qui peut être conçue comme une puce multicanal. - Peut écrire des données simultanément à chaque puce du disque de mémoire flash. En conséquence, la performance globale de l'appareil sera égale à la vitesse d'une seule puce de mémoire multipliée par le nombre de canaux du contrôleur. Eh bien, c'est un peu simplifier la situation :)

Dans les modèles plus onéreux, on utilise également des éléments supplémentaires qui sont soudés à la carte. Il peut s'agir, par exemple, d'une série de condensateurs situés à proximité de la puce RAM du disque, qui assurent un stockage garanti des données de la mémoire cache en cas de panne de courant.

Lorsque la masse critique des disques durs atteint le niveau critique, le microprogramme de la puce peut bloquer complètement le lecteur SSD pour les fonctions d'écriture et le mettre en lecture seule, garantissant la sécurité des données de l'utilisateur (sauvegarde des données) jusqu'à la panne complète du périphérique.

Et à la fin de cet article, abordons une autre version intéressante des disques SSD. Ce sont les lecteurs "RAM SSD". Qu'est-ce que c'est?

De tels dispositifs hybrides utilisent pour le stockage de l'information des puces volatiles, totalement identiques à celles utilisées dans les modules de la RAM de l'ordinateur. Ils ont une vitesse d'accès aux données ultra-rapide, une vitesse de lecture et d'écriture, et peuvent être utilisés avec succès pour accélérer l'accès à de grandes bases de données et où des performances de pointe sont requises.

De tels systèmes sont équipés de batteries pour maintenir le fonctionnement en l'absence d'électricité, et de modèles plus coûteux - systèmes de sauvegarde, lorsque les données sont copiées sur le support de disque dur.

Voici comment un périphérique similaire, défini par le système d'exploitation comme un disque dur, peut ressembler.

Lecteur RAM SSD Lecteur RAM SSD

Et voici une version plus simple, faite sous la forme d'une carte PCI Express X1

Comme vous pouvez le voir, le principe de fonctionnement ici est le même, mais la fonction des puces RAM ou "crêpes" du disque dur est réalisée ici par les modules RAM habituels.

Maintenant, comme promis, je veux dire quelques mots sur les sensations subjectives après avoir utilisé un lecteur à l'état solide. Le système d'exploitation (Windows 7) est chargé et éteint beaucoup plus rapidement. La même chose peut être dite à propos de l'installation et de l'exécution des programmes. Certaines applications surprennent simplement: "Microsoft Word 2003" "tire" moins d'une seconde! Tu n'as pas le temps de te préparer mentalement au travail avec lui :) Oui, vite, mais n'attendez pas quelque chose de phénoménal, tout de même ce n'est pas une "révolution", mais une "évolution" :)

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