Enter your keyword

Tìm hiểu ổ cứng SSD

Tìm hiểu ổ cứng SSD

Tìm hiểu ổ cứng SSD

Ổ cứng SSD là ổ cứng thể rắn đang rất được ưu chuộng và có tốc độ phát triển rất nhanh trong thời gian gần đây. Ổ cứng SSD không chỉ cải thiện tốc độ và hiệu suất hơn ổ cứng dạng cơ HDD mà còn có xu hướng giảm giá và thay thế cho công nghệ ô cứng HDD đã lỗi thời.

1. Giới thiệu ổ cứng SSD

– Theo dự đoán 2017, Ổ cứng SSD sẽ chiếm khoảng 36% thị trường thiết bị lưu trữ với 227 triệu sản phẩm.

OfFjxu88GFomtOb34SVEMKS01avC0Tis_vPvRF1e8If8nEjx0eZBgOEV-mpv

– ô cứng SSD là ổ cứng thể rắn sử dụng bộ nhớ flash NAND. Do đó ổ cứng SSD có:

  • Độ bền cao khi di chuyển do không có bộ phận cơ khí
  • Tiêu thụ ít điện năng hơn
    • HDD chỉ cần thêm điện năng khi xử lý dữ liệu nhưng ổ cứng SSD cần năng lượng điện gần như bằng nhau vào bất kì lúc nào.
    • HDD luôn bật chế độ tiết kiệm điện để nếu người dùng không truy cập vào ổ cứng thì nó sẽ về trạng thái nghĩ với mức tiêu thị điện thấp nhất.
    • Một HDD 2,5-inch cần 0,5-1,3 watt khi chạy ở trạng thái nghĩ và 2-4 watt khi chạy ở mức tối đa (lúc đầu đọc phải di chuyển nhiều trên bề mặt đĩa vì các truy cập ngẫu nhiên. Thường là lúc khởi động hoặc bắt đầu hoạt động trở lại sau khi ở chế độ nghĩ tiết kiệm năng lượng).
    • Ổ cứng SSD có dung lượng khác nhau hoặc kích cỡ khác nhau không khác biệt về khả năng tiết kiệm điện là bao.
  • Nhỏ hơn và tốc độ làm việc nhanh hơn ổ cứng thông thường rất nhiều.

– Ổ cứng SSD sử dụng bộ nhớ là các chip nhớ kiến trúc NAND (flash NAND).
– Cấu tạo của Flash NAND trên ổ cứng SSD gồm nhiều bóng bán dẫn (transitor). Được thiết kế để có thể giữ nguyên trạng thái khi không cấp nguồn.
– 2 thành phần quan trọng quyết định hiệu suất của ổ cứng SSD là Flash NAND và vi mạch điều khiển (Controller).

2. Các loại chip nhớ Flash NAND trên ổ cứng SSD

Có 3 công nghệ NAND trên ổ cứng SSD hiện đang sử dụng SLC, MLC và TLC. Sự khác nhau giữa các công nghệ này là mật độ bit dữ liệu chứa trong các chip nhớ, độ trễ và độ bền dựa theo chu kì ghi xóa (P/E cycle).

– SLC – single level cell

  • Chỉ chứa 1 bit dữ liệu (0 hoặc 1)
  • Có độ trễ thấp nhất.
  • Độ bền đạt đến 100.000 chu kì ghi xóa
  • Thường sử dụng trong hệ thống lưu trữ, các máy chủ.

– MLC – multi level cell

  • Chứa 2 bit dữ liệu
  • Chu kì ghi xóa khoảng 10.000 lần
  • Thường dùng cho các PC và Laptop

– TLC – triple-level cell

  • Chứa 3 bit dữ liệu
  • Độ tin cậy thấp
  • Độ trễ cao hơn nhiều so với 2 cái SLC và MLC.

6LWqJCcvTKEQC04BM_VjAYAXAEfMKIzfEScaOYSvptSjB4cAeJu1d9M5tq0T

3. Cấu trúc Flash NAND trên ổ cứng SSD

– Cấu trúc NAND được chia theo mô hình lưới

  • Cell (ô nhớ)
  • Page: Nhiều cell hợp lại thành một page (kích thước từ 2- 16KB).
  • Block: Nhiều page hợp thành một block (gồm từ 128 – 256 page với kích thước 256 Kb – 4 MB).

Để tăng kích thước ổ cứng SSD nhà sản xuất thường tăng kích thước của page và block

NAND SLC có tốc độ nhanh hơn MLC và TLC là vì nó lưu trữ ít bit dữ liệu hơn. Việc đọc ghi dữ liệu trong mỗi cel là do chip điều khiển (Controller) quản lý thông qua các mức điện áp.

  • SLC chỉ có 2 trạng thái 0 và 1(SLC có 1 bit trên 1 cell)
  • MLC có đến 4 trạng thái 00, 01, 10 và 11 (MLC có 2 bit trên 1 cell).
  • TLC có đến 8 trạng thái 000, 001, 010, 011, 011, 101,110 và 111 (MLC có 2 bit trên 1 cell).

– Với NAND MLC và TLC, có ba yếu tố cần đảm bảo là:

  • Electron nạp đúng vị trí. thời gian và mức điện áp nạp.
  • Sự chính xác. Quá trình đọc dữ liệu trong công nghệ MLC và TLC thực chất là quá trình chuyển đổi giá trị từ dạng tương tự (analog) sang dạng số (digital) nên phép đọc giá trị điện áp ô nhớ cần sự chính xác cao. Nếu không, dữ liệu có thể sai lệch và gây lỗi.
  • Tính ổn định trạng thái nạp.
    • Đảm bảo tỷ lệ thất thoát trong cổng động không vượt quá 1 electron/ngày.
    • Điều này cho thấy SSD vẫn có nguy cơ mất dữ liệu nếu bạn không sử dụng chúng trong một thời gian dài, đặc biệt là rủi ro này càng tăng trong môi trường nhiệt độ cao

– Các yêu tố làm giảm hiệu suất của ổ cứng SSD

  • Một trong những hạn chế của ổ cứng SSD là tốc độ đọc và ghi trên cell trống rất nhanh nhưng lại giảm đáng kể trong lần ghi dữ liệu kế tiếp.
  • Ổ cứng SSD đọc và ghi dữ liệu theo từng page nhưng chỉ có thể xóa dữ liệu theo từng block.
  • không cho phép ghi đè dữ liệu trực tiếp lên cell cũ mà phải qua bước xóa dữ liệu trước tiên.
  • Khi bạn xóa dữ liệu, chip điều khiển chỉ đơn giản đánh dấu các page đó chứ không thực sự xóa chúng cho đến khi đã cần sử dụng lại. Điều này cũng giải thích tại sao ổ cứng SSD càng sử dụng lâu, hiệu năng càng giảm.
  • Trong một block bộ nhớ có thể tồn tại các page đang chứa dữ liệu lẫn một số page ở trạng thái chờ xóa. Để dọn dẹp, chip điều khiển sẽ chép dữ liệu sang một block mới và xóa toàn bộ block cũ, sẵn sàng cho một chu kỳ sử dụng mới. Quá trình này được gọi là garbage collection (tạm dịch thu gom rác).

Đăng ký dùng thử ngay!