Czym są i jak działają dyski SSD – w komputerach, tych przenośnych jak i stacjonarnych, coraz częściej możemy spotkać nowy rodzaj dysków służących do przechowywania danych. Są to tak zwane dyski SSD. Nazwa bywa rozwijana, jako Solid State Drive lub Solid State Disc. Nie ulega wątpliwości, że znacząco poprawiają one wydajność funkcjonowania komputera, są także bardzo lekkie oraz mają małe gabaryty. Ma to znaczenie zwłaszcza w przypadku laptopów. Czy jednak ten przeskok technologiczny uzasadnia cenę, która bywa znacząco wyższa od cen typowych dysków HDD? Przyjrzyjmy się z bliska tej technologii!

Idea dysków SSD

Dysk SSD to urządzenie pamięci masowej oparte na technologii półprzewodników. Stąd też nazwa, nawiązująca do fizyki ciała stałego, czyli właśnie „Solid State”. Nazwa nie tylko kojarzy się z zastosowaniem w urządzeniu tranzystorów, ale także brakiem elementów ruchomych.

Choć sama koncepcja dysków SSD wydaje się bardzo nowa, jej zalążek powstał w epoce pierwszych komputerów (1955-1975). Wtedy nosiła nazwę rdzeni ferrytowych ale – z uwagi na nieopłacalny i zbyt kosztowny proces produkcji – zarzucono ją na rzecz pamięci bębnowych. Choć oczywiście wyglądała ona nieco inaczej, niż dzisiejsze małe kasetki, zasada działania była podobna.

Powrót do dysków SSD nastąpił kilkanaście lat później, kiedy szukano rozwiązania dla komputerów, które byłyby jednocześnie szybkie i odporne na uszkodzenia mechaniczne. Pierwsze dyski SSD zawierały takie same kości pamięci, jakie stosuje się w modułach RAM, ale obecnie technologia poszła o krok dalej i używa się już kości pamięci nieulotnej znanych z urządzeń typu flash., (jak np. pendrive’y).

Różnica między dyskiem HDD a dyskiem SSD

Zasadnicza różnica pomiędzy tymi technologiami polega na tym, że dyski twarde (HDD) opierają się o zapis magnetyczny. Dane zapisywane są na obrotowym talerzu pokrytym cienką warstwą substancji magnetycznej, a następnie odczytywane przy pomocy głowic (jednej lub kilku) umieszczonych na ruchomych ramionach. Technologia SSD zaś polega na zapisie danych w pamięci półprzewodnikowej i nie wykorzystuje się w niej części ruchomych. Rodzaj kości pamięci montowanych w dyskach SSD to tzw. NAND Flash. Co to takiego?

Pamięć NAND Flash

Pamięć typu flash to kolejny krok w stosunku do pamięci EEPROM, która kasowana jest elektronicznie. Nie wymaga jednak stałego źródła zasilania z uwagi na zastosowanie drugiego tranzystora, tzw. Bramki pływającej, która potrafi na stałe przechowywać elektrony i robi to nawet po odcięciu źródła zasilania. Bramka pływająca w połączeniu z bramka sterującą tworzą komórkę pamięci. Taka komórka jest w stanie przechowywać jeden bit informacji.

Komórki pamięci mogą być zapisane równolegle (tzw. Pamięć NOR) lub szeregowo. Ten drugi rodzaj pamięci to właśnie pamięć NAND, która jest powszechnie wykorzystywana w pamięciach typu flash. Odczyt linii bitów informacji odbywa się całymi wierszami. Pamięć typu NAND jest znacznie prostsza, a co za tym idzie, także i tańsza w produkcji. Stała się więc podstawą, na której oparto urządzenia pamięci masowej, w tym także dyski SSD.

Budowa dysku SSD

W teorii, budowa dysku SSD nie jest skomplikowana. Składa się z kilku kluczowych elementów. Oczywiście zasadniczym elementem są kości pamięci flash, którymi zarządza kontroler. To kość umożliwiająca współpracę z pamięcią podręczną dysku, tzw. Pamięcią cache. Wszystkie kości zamontowane są na jednym układzie scalonym, na którym znajdziemy także źródło zasilania oraz złącze SATA (lub inne) umożliwiające podłączenie urządzenia do komputera.

W sklepach odnajdziemy dyski SSD w trzech formatach – 1,8’’,2,5’’ oraz M.2. Dwie pierwsze kategorie trafiają do sprzedaży w obudowach takich, jak starsze dyski HDD, natomiast trzecia kategoria jest montowana bezpośrednio na płycie głównej.

Dyski SSD różnią się od siebie także stosowanym interfacem, czyli metodą podłączenia. Najczęściej jest to właśnie SATA II lub SATA III, które oferuje w praktyce transfer na poziomie ok. 570 Mb/s. Z uwagi na fakt, że dyski SSD są znacznie szybsze niż HDD powstała potrzeba stworzenia szybszych interface’ów. I tak opracowano złącze PCI Express, mSATA oraz właśnie M.2, które stosowane jest głównie w notebookach i oferuje transfer danych na poziomie 1Gb/s.

Główne zalety dysków SSD

Dyski SSD są znacznie droższe od swoich starszych braci. Co w takim razie otrzymujemy w zamian?

Przede wszystkim nowy rodzaj dysków oferuje błyskawiczny dostęp do danych oraz znacznie szybszy transfer niż w przypadku dysków talerzowych. W praktyce oznacza to szybsze uruchamianie systemu operacyjnego oraz szybsze przenoszenie plików.

Bardzo istotna jest także duża odporność na wstrząsy i uszkodzenia mechaniczne. Pamiętajmy, że w dyskach SSD nie ma ruchomych elementów, które mogą się ukruszyć, jak również nie ma w nim obrotowej tarczy. Cały zapis i odczyt odbywa się wyłącznie z zastosowaniem kości pamięci przez które przepływa energia elektryczna.

Brak silnika i ruchomych głowic ma jeszcze jedną zaletę – bardzo niska emisja hałasu. Komputer nie ma czego rozpędzać, a zatem sam dysk działa niemal bezszelestnie. Co więcej, pamięć flash cechuje się także niskim zużyciem energii elektrycznej, co przekłada się na mniejsze obciążenie samego modułu, ale także zasilacza. Te wszystkie zalety przemawiają za wykorzystaniem dysków SSD w urządzeniach mobilnych.

Choć dyski SSD są droższe i mniej pojemne niż zwykłe dyski twarde, zalety zdają się przeważać nad wadami. Wszystko wskazuje na to, że w przyszłości coraz więcej urządzeń będzie korzystało z tego rozwiązania.