Jak fungují pevné disky?

V těchto dnech, ať už kupujete nový počítač nebo upgradujete starý počítač, budete chtít koupit pevný disk (SSD) místo tradičního pevného disku (HDD). Přepnutí z pevného disku na SSD je skutečně jedním z nejlepších vylepšení výkonu počítače, které můžete provést.

Ale jak? A proč? Co dělá SSD tak průlomovou technologií?

V tomto článku se dozvíte přesně, jaké SSD jsou, jak SSD skutečně fungují a fungují, proč jsou SSD tak užitečné, a jednu hlavní nevýhodu SSD, o kterých byste měli vědět. Pokud místo toho hledáte radu ohledně nákupu, doporučujeme si přečíst článek o tom, co je třeba zvážit, než si koupíte SSD 5 věcí, které byste měli zvážit při nákupu SSD 5 věcí, které byste měli zvážit při nákupu SSD Svět domácích počítačů se pohybuje směrem k pevné stavové jednotky pro ukládání. Pokud si ji koupíte? .

Porozumění počítačům a paměti

Abychom pochopili, jak SSD fungují a proč jsou tak užitečné, musíme nejprve pochopit, jak funguje paměť počítače. Architektura paměti počítače je rozdělena do tří hledisek:

1. mezipaměti
2. Paměť
3. datová jednotka

Každý z těchto aspektů slouží důležité funkci, která určuje, jak fungují.

Mezipaměť je nejvnitřnější paměťovou jednotkou. Při běhu počítač používá mezipaměť jako jakési hřiště pro výpočty dat a postupy. Elektrické cesty do mezipaměti jsou nejkratší, takže přístup k datům je téměř okamžitý. Mezipaměť je však velmi malá, takže její data jsou neustále přepisována.

Obrázek Kredit: AddyTsl / Shutterstock

Vzpomínka je uprostřed. Možná to víte jako RAM (Random Access Memory). Zde počítač ukládá data týkající se aktivně spuštěných programů a procesů. Přístup do RAM je pomalejší než přístup do mezipaměti, ale jen zanedbatelně.

Datová jednotka je místo, kde je vše uloženo pro stálost. Zde se uchovávají všechny vaše programy, konfigurační soubory, dokumenty, hudební soubory, filmové soubory a vše ostatní. Pokud chcete získat přístup k souboru nebo spustit program, počítač jej musí načíst z datové jednotky a do paměti RAM.

Obrázek Kredit: Scanrail1 / Shutterstock

Důležité je vědět, že mezi těmito třemi je obrovský rozdíl v rychlosti. Zatímco mezipaměť a RAM pracují rychlostí v nanov sekundách funguje tradiční jednotka pevného disku rychlostí v Millisekundy.

V podstatě je datová jednotka překážkou: bez ohledu na to, jak rychle je všechno ostatní, počítač dokáže načíst a uložit data pouze tak rychle, jak je dokáže zvládnout datová jednotka.

Toto je místo, kde SSDs vstoupí. Zatímco tradiční HDD jsou řády o velikosti pomalejší než cache a RAM, SSD jsou mnohem rychlejší. To může výrazně zkrátit dobu potřebnou k načtení různých programů a procesů a způsobí, že se váš počítač bude cítit mnohem rychleji.

Jak pevné disky fungují?

SSD slouží stejnému účelu jako HDD: ukládají data a soubory pro dlouhodobé použití. Rozdíl je v tom, že disky SSD používají typ nazývané paměti “flash paměť,” která je podobná RAM, ale na rozdíl od RAM, která vymaže svá data, kdykoli se počítač vypne, data na SSD přetrvávají, i když dojde ke ztrátě energie.

Pokud jste rozebrali typický HDD, viděli byste hromadu magnetických desek s odečítací jehlou jako vinylový gramofon. Předtím, než jehla může číst nebo zapisovat data, se talíře musí točit kolem na správném místě.

Na druhé straně SSD používají mřížku elektrických buněk k rychlému odesílání a přijímání dat. Tyto mřížky jsou rozděleny do sekcí s názvem “stránky,” a na těchto stránkách jsou uložena data. Stránky se shlukují do podoby “bloky.”

SSD se nazývají “pevné skupenství” protože nemají žádné pohyblivé součásti.

Image Credit: Jiří Vaclavek / Shutterstock

Proč je to nutné vědět? Protože disky SSD mohou zapisovat pouze na prázdné stránky v bloku. U pevných disků lze data kdykoli zapsat na libovolné místo na desce, což znamená, že data lze snadno přepsat. Jednotky SSD nemohou přímo přepsat data na jednotlivých stránkách. Mohou zapisovat data pouze na prázdné stránky v bloku.

Tak jak tedy SSD zpracovávají mazání dat? Když je označeno dost stránek v bloku jako nevyužité, SSD odevzdá hodnotu dat celého bloku do paměti, vymaže celý blok, pak znovu odevzdá data z paměti zpět do bloku, přičemž nevyužité stránky zůstanou prázdné. Všimněte si, že vymazání bloku nemusí nutně znamenat, že jsou data zcela pryč. (Jak bezpečně vymazat data na SSD!)

To znamená, že SSD se postupem času zpomalují.

Když máte nový SSD, je to plně načteno s bloky plnými prázdných stránek. Když zapíšete nová data na SSD, můžete okamžitě zapsat na tyto prázdné stránky s rychlostí vypalování. Jak se však stále více dat zapisuje, prázdné stránky se vyčerpají a zůstanou vám náhodné nevyužité stránky roztroušené po blocích..

Protože SSD nemůže přímo přepsat jednotlivé stránky, pokaždé, když chcete od tohoto okamžiku zapsat nová data, musí SSD:

1. Najděte blok s dostatečným počtem označených stránek “nepoužitý”
2. Zaznamenejte, které stránky v tomto bloku jsou stále nutné
3. Obnovte všechny stránky v tomto bloku prázdné
4. Přepište potřebné stránky do čerstvě resetovaného bloku
5. Naplňte zbývající stránky novými daty

Takže v podstatě, jakmile projdete všechny prázdné stránky z nového nákupu SSD, váš disk bude muset projít tímto procesem, kdykoli chce zapsat nová data. Takto funguje většina paměti Flash.

To znamená, že je to stále mnohem rychlejší než tradiční HDD a rychlostní zisky rozhodně stojí za nákup SSD přes HDD.

Nevýhodou pevných disků

Nyní, když víme, jak pevný disk funguje, můžeme také pochopit jednu z jeho největších nevýhod: flash paměť dokáže udržet jen omezený počet zápisů, než zemře.

Existuje spousta vědy, která vysvětluje, proč k tomu dochází, ale stačí říci, že jak se používá SSD, musí se periodicky resetovat elektrické náboje v každé z jeho datových buněk. Bohužel, elektrický odpor každého článku se mírně zvyšuje s každým resetem, což zvyšuje napětí potřebné k zápisu do tohoto článku. Nakonec je požadované napětí tak vysoké, že se do konkrétní buňky nebude možné zapisovat.

Datové buňky SSD tedy mají konečný počet zápisů. To však neznamená, že SSD nebude trvat dlouho! Podívejte se na náš článek o průměrné životnosti HDD, SSD a flash disků Pevné disky, SSD, Flash disky: Jak dlouho vydrží vaše úložné médium? Pevné disky, SSD, Flash disky: Jak dlouho vydrží vaše úložné médium? Jak dlouho budou pevné disky, SSD, flash disky fungovat a jak dlouho budou vaše data ukládat, pokud je použijete pro archivaci? pokud se chcete dozvědět více. Doufejme, že nyní máte lepší představu o tom, jak fungují jednotky SSD.