Dogonić SSD
Sama pojemność to nie wszystko, czego potrzeba, by dysk twardy był w stanie konkurować z napędami SSD. Dla użytkowników liczy się również szybkość pracy i czas dostępu do informacji, a pod tym wglądem tradycyjne „twardziele” dość wyraźnie odstają od swoich młodszych braci. Aby poprawić szybkość odczytu i zapisu danych, firma Seagate opracowała technologię MACH.2 Multi Actuator.
Pomysł jest dość prosty i polega na tym, że zamiast jednego zestawu głowic odczytująco-zapisujących w dysku twardym znalazły się dwa tego typu komplety, pracujące niezależnie od siebie. Wykorzystanie tylko dwóch niezależnych zestawów głowic zaowocowało znacznie wyższą liczbą operacji wejścia/wyjścia i, co za tym idzie, przepustowością dochodzącą do 480 MB/s. Są to osiągi, które dorównują budżetowym napędom SSD. Jak twierdzi producent, jeszcze większa liczba grup niezależnych głowic pozwoli uzyskać wyniki wydajności porównywalne ze standardowymi napędami SSD.
Napęd półprzewodnikowy
Dyski SSD, czyli elektroniczne napędy półprzewodnikowe, w których zastosowano pamięć flash, niemal całkowicie zdominowały rynek ultraprzenośnych notebooków. Wynika to z faktu, że dyski te są odporne na uszkodzenia mechaniczne (brak w nich części ruchomych), a do działania potrzebują znacznie mniej prądu. Są też znacznie szybsze, mniejsze i mogą składać się z zaledwie kilku kości pamięci, niewielkiej płytki drukowanej oraz układu kontrolera, jak napędy M.2 (patrz: ramka). Niestety napędy SSD są też dużo droższe i, ze względów finansowych, w typowych komputerach i notebookach trudno znaleźć napęd o pojemności większej niż 500 GB.
Urządzenia SSD posługują się do przechowywania danych nieulotną, a więc niewymagającą stałego zasilania prądem, pamięcią flash – obecnie są to najczęściej układy typu NAND flash. Pracą kości pamięci zarządza kontroler i wewnętrzne oprogramowanie. Napęd SSD niezależnie od tego, czy korzysta z interfejsu SATA, micro-SATA, PCI-Express czy M.2 (patrz ramka), przekazuje systemowi operacyjnemu jedynie wirtualny obraz dysku, tak jakby był to tradycyjny dysk magnetyczny. Oczywiście ten obraz z sektorami i ścieżkami nie ma nic wspólnego z wewnętrzną, fizyczną organizacją danych w kościach pamięci.
Komórka pamięci flash działa analogicznie do komórki pamięci operacyjnej DRAM, jednak, jak już wspomnieliśmy, w odróżnieniu od niej nie wymaga stałego zasilania. Budowa typowego napędu SSD nie jest specjalnie skomplikowana. Napęd ogranicza się do kilku elementów funkcjonalnych. Najważniejszym i podstawowym z nich są układy pamięci flash, w których przechowane są dane. Ich pracą zarządza kontroler współpracujący z pamięcią podręczną dysku, czyli cache’em. Oprócz tego na wspólnej płytce drukowanej zamontowane jest złącze komunikacyjne, pozwalające podłączyć taki dysk do komputera. W wypadku napędów SATA całość umieszcza się w 2,5-calowej obudowie i z zewnątrz taki napęd niczym nie różni się od swojego mechanicznego odpowiednika (patrz: ramka). Oczywiście napędy SSD oraz coraz pojemniejsze i szybsze dyski twarde to nie jedyne technologie pamięci masowych, nad którymi trwają prace w laboratoriach na całym świecie. Wymienić tu można jeszcze technologię dwuwymiarowego zapisu magnetycznego TDMR (Two Dimensional Magnetic Recording), rozmaite technologie optyczne, w tym holografię, zapis danych w DNA czy metody kwantowe, ale to temat na zupełnie inną opowieść.
Optane Memory i systemy hybrydowe
Jednym ze sposobów na zwiększenie szybkości pracy pamięci masowej przy jednoczesnym zachowaniu jej pojemności są dyski hybrydowe SSHD (Solid State Hybrid Drive), takie jak na przykład Seagate Desktop SSHD 1 TB. Napędy tego typu to połączenie zalet dysku SSD i HDD. Do tradycyjnego napędu magnetycznego dołożony został sporej wielkości bufor pamięci flash, którego zadaniem jest cache’owanie operacji na najczęściej wykorzystywanych w danej chwili danych, które zapisane są na talerzach dysku magnetycznego. Innymi słowy dyski SSHD zapewniają szybkość pracy na poziomie dysków SSD i pojemność tradycyjnych dysków twardych – oczywiście tylko w wypadku najczęściej wykorzystywanych danych.
Tego typu konstrukcje cieszyły się bardzo dużą popularnością jeszcze kilka lat temu, kiedy napędy SSD były bardzo, ale to bardzo drogie i dołożenie do dysku kilkunastu gigabajtów pamięci flash w istotny sposób wpływało na wydajność komputera. Dzisiaj dyski SSHD wykorzystuje się niemal wyłącznie do modernizacji starszych komputerów, niemniej napędy hybrydowe stały się podstawą do opracowania przez Intela pamięci Optane.
Optane Memory to tak naprawdę system akceleracji pamięci masowej. Moduł specjalnej, stworzonej przez Intela pamięci 3D XPoint o pojemności 16 lub 32 GB tworzy bufor pomiędzy RAM-em a tradycyjnym dyskiem twardym podpiętym do portu SATA. Specjalny algorytm wybiera najczęściej wykorzystywane pliki i przenosi je do nieulotnej pamięć Intel Optane Memory. W ten sposób dostęp do nich jest niemal natychmiastowy, i to zaraz po włączeniu komputera. Oczywiście wszystko to dzieje się automatycznie, bez udziału użytkownika i „wiedzy” systemu operacyjnego. To dlatego nie widzimy pamięci Optane jako dodatkowego dysku w naszym komputerze.
Technologia HelioSeal – dysk twardy wypełniony helem
- Zmniejszenie rozpraszania energii mechanicznej podczas wykonywania obrotów dysków w powietrzu
- Możliwość umieszczenia talerzy bliżej siebie, co zwiększa pojemność dysku
- Zmniejszenie temperatury o 4 stopnie Celsjusza
- 49-procentowa redukcja wydzielanego ciepła w przeliczeniu na TB pojemności
Interfejsy i formaty SSD
Napędy SSD proponowane są klientom końcowym w trzech formatach: 1,8”, 2,5” oraz M.2 – pomijamy tu serwerowe dyski w postaci kart PCI-Express przypominających karty graficzne. Dwa pierwsze warianty to napędy umieszczone w obudowach podobnych do dysków twardych, natomiast dyski M.2 montowane są bezpośrednio na płycie głównej w specjalnym złączu. Przypominają one trochę swoim wyglądem standardowy moduł pamięci RAM.
Jeśli chodzi o interfejsy stosowane w napędach SSD, to najbardziej oczywiste jest tu złącze SATA w wersjach II lub III, a więc takie samo jak w tradycyjnych „twardzielach”. Zapewnia ono transfer do 6 Gb/s (SATA III), czyli teoretycznie 750 MB/s – w praktyce jest to znacznie mniej, zwykle ok. 570 MB/s. W wypadku dysków SSD taka wartość transferu jest mniejsza od ich maksymalnych możliwości, dlatego zaczęto stosować znacznie wydajniejsze interfejsy. Są nimi PCI-Express, łącze wykorzystywane m.in. do podłączania kart graficznych, a także mSATA, czyli micro-SATA stosowane głównie w notebookach, oraz zyskujące coraz większą popularność M.2, wykorzystujące magistralę PCI-Express, gwarantujące transfer na poziomie 1 GB/s.
