Amit az SSD-ről tudni érdemes

Az SSD-őrület (SSD: Solid State Disk vagy Drive, magyarul félvezetőalapú, mozgó alkatrészek nélküli merevlemez) még korántsem érte el csúcspontját, de a potenciális vevőjelöltek köre folyamatos bővülést mutat. Mégis mire fel ez a nagy rajongás? Sokan csak annyit tudnak, amit a hírekből hallani, és az emberek hajlamosak a dolgoknak csak a jó oldalát látni, a rossz híreket pedig elengedni a fülük mellett. Egy olyan háttértároló, amely 120 MB/s-os olvasásra és 100 MB/s-os írásra képes? – mindenki erre vágyik, ráadásul mindezt hangtalanul. Tényleg nem tűnik rossznak, de vajon mi az igazság?

Esküdt ellenségek

Bármennyire is hihetetlenül hangzik, az SSD-k alapjait már az 1970-es években lefektették. Egy szilícium-nitrid-alapú EAROM (elektromosan módosítható ROM) volt az SSD elődjének megalkotására tett első próbálkozás, és ma már nehezen hihető, de a találmány azért végezte a süllyesztőben, mert az alig 10 éves élettartam nem volt elfogadható a piac számára – egyeseknek talán ismerős lehet a probléma. 1978-ban már egy lépéssel előrébb jártak, egy Texas Memory Systems nevű cég bemutatta 16 kilobájtos, RAM-alapú SSD-jét, mely a maiakhoz hasonló elvű és felépítésű volt, de picit drágán kellette magát. Akkoriban egy 1 GB-os SSD körülbelül egymillió dollárba került volna, ha le tudták volna gyártani, ezért valószínűleg csak azok a nagy olajvállalatok hallottak róla, amelyek megrendelték. Az idő múlásával az SSD magas ára és a mágneses adattárolók térnyerése miatt a háttérbe szorult, ugyanakkor a fejlesztések folyamatosak voltak, de nem kerültek reflektorfénybe egészen a 2000-es évek elejéig. Szakmai körökben volt ismert például az M-Systems, mely a hadsereg, a légiközlekedés és különféle ipari alkalmazások igényeit kielégítő, merevlemezek helyett használható SSD-ket gyártott, illetve kisebb kapacitással szélesebb közönség számára is elérhetők voltak az ún. DOM (disk on module) flashmemóriás tárolók, elsősorban beágyazott rendszerekbe szánva. A viszonylagos csendet a memóriagyártásban is érdekelt Samsung törte meg 2005-ben, amikor bejelentette saját SSD modelljét, igaz, még ez is annyira drága volt, hogy a gyártó mindenekelőtt professzionális felhasználási területeken, ipari és katonai alkalmazások kapcsán számított vásárlókra. Már 2008-at írunk, és az SSD-k még mindig nem terjedtek el; a helyzet megváltozásának gyenge jelei már megmutatkoztak, de a magas árak és az újtól való félelem még mindig visszatartja a vásárlókat.

De mi is az az SSD? Tömören egy félvezetőalapú tárolóegység. Azért félvezetőalapú, mert belsejében nem korongok, hanem egyszerűen megfogalmazva memóriachipek találhatók. Kétfajta SSD-t különböztethetünk meg, a DRAM- és a flashmemória-alapúakat. A két típus különböző jellemzőkkel bír. A DRAM-alapúak egyszerű felépítésűek, nagyon gyorsak, hosszú élettartammal bírnak, de folyamatosan áram alatt kell maradniuk, hogy a kondenzátorok ne veszítsék el töltésüket, azaz az adatokat, ezért akkumulátorral és lehetőleg – az áramkimaradásokra gondolva – mentőlemezzel kell őket kiegészíteni. Ráadásul állandó áramfelhasználásuk miatt viszonylag erősen melegszenek és sokat fogyasztanak. Ezekről a DRAM-alapú SSD-kről az átlagfelhasználó ritkán hall, ugyanis ipari és katonai célokra fejlesztik őket.

Manapság a közbeszédben az SSD gyakorlatilag megegyezik a flashmemória-alapú SSD-vel, ilyenekkel találkozhatunk ugyanis a szélesebb körben elérhető elektronikai, számítástechnikai termékekben, ennélfogva a hírekben, cikkekben, beszámolókban is. A flashmemóriát az alapelvet tekintve az EEPROM egyik válfajának is mondják, bár a betűszóval általában a régebbi technológiát jelölik, melyhez képest a flash sebesség és kapacitás tekintetében is nagyot lépett előre. Leglényegesebb tulajdonsága, hogy áram nélkül is megőrzi az adatokat (non-volatile, azaz nem illékony memória). Gondoljunk csak az alaplapok BIOS-ára, melynél ma már ugyancsak flashmemóriát alkalmaznak. A flashalapú memóriák lassabbak a DRAM-alapúaknál, amit az adatok blokkos/cellás tárolásával lehet magyarázni.

Az SSD-vel kapcsolatos félelem elsődlegesen az élettartam problémájára vezethető vissza. A DRAM-mal ellentétben a flashalapú tárolók egyes (memória)cellái csak bizonyos számú írást/törlés ciklust képesek elviselni, azonban a közhiedelemmel ellentétben ez nem jelenti azt, hogy a jó SSD egyik pillanatról a másikra tönkremegy. A memórialapkák adott számú írási/törlési műveletre vannak felkészítve, és ha a memórialapkán belül egy cella eléri ezt az értéket, akkor azt a meghajtó kontrollere használaton kívül helyezi (a rajta tárolt információt előtte természetesen átmozgatja). A cellahasználat kiegyensúlyozására, az élettartam meghosszabbítására a gyártók különböző algoritmusokat vetnek be, melyekkel a gyakran írt/törölt cellákat egy időre csak olvasható státuszba helyezik, illetve – kompromisszumokkal – a cellákat igyekeznek egyenlő mértékben terhelni, ezzel jelentősen kiterjeszthető az élettartamuk.

A megbízhatóságot tekintve egyik SSD-típussal sincs probléma, hiszen nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket (kivétel képeznek a DRAM-alapú SSD-kben található mentőlemezek, illetve ventilátorok, de a DRAM-alapú SSD-ket eleve nagy szekrényekben tárolják, amiket nem szokás mozgatni). A mozgó alkatrészek hiányában az SSD-k hangtalanok, ami egyes felhasználói rétegek számára fontos szempont lehet a vásárlás során. A kis memóriachipek kevesebbet fogyasztanak, mint a mágneses merevlemezekben található motor, az alacsony fogyasztás velejárója az elhanyagolható hőkibocsátás. Tömegük is kisebb, így a mindennapi felhasználás során rengeteg előnnyel rendelkeznek a manapság használatos merevlemezekkel szemben, ezért már elterjedt a nézet, miszerint a flashmemóriás SSD-k sorsa, hogy idővel, ha nem is teljes mértékben, de leváltsák a HDD-ket.

Összegezve az eddigieket, az SSD-k számos előnnyel kecsegtetnek a hagyományos merevlemezekkel szemben:

• a legfelkapottabb téma a sebesség: az SSD-k a szájhagyomány szerint sokkal gyorsabbak a mágneses adattárolóknál;
• a rendkívül rövid konstans elérési idő miatt a meghajtó töredezettsége nincs hatással a teljesítményre;
• mozgó alkatrészek hiányában az SSD-k strapabíróak, amíg nem törjük el, addig nincs is velük semmi gond;
• mozgó alkatrészek hiányában zajtalan a működésük;
• kis fogyasztásúak (bár fogyasztás/kapacitás mutatóban egyáltalán nem biztos, hogy kiemelkedőek).

De nem feledkezhetünk meg a hátrányokról sem:

• az árral kapcsolatban a mai napig vannak fenntartásaink – erre a problémára csak a gyártók ismerik az ellenszert;
• a magas árral együtt jár a kis kapacitás – erre a problémára az idő lehet a gyógyír, kisebb csíkszélességen nagyobb kapacitású chipek, azaz tárolók gyárthatóak;
• a már fentebb is említett élettartam – erre a problémára talán nincs is végleges ellenszer;
• a blokkos elrendezés hátránya a kisebb véletlenszerű írási sebesség;
• az adatvesztés réme bizonyos helyzetekben, például mágneses mezővel való érintkezés vagy hirtelen áramkimaradás során (DRAM-alapúaknál).

Látható tehát, hogy azért az SSD-k sem teljesen makulátlanok, mint ahogy azt egyes gyártók szokása beállítani. Az átlagfelhasználók körében az SSD-k legfőbb vonzereje a sebesség, már-már legendák keringenek arról, hogy egy SSD-vel milyen gyors az operációs rendszer vagy az alkalmazások betöltése, az ablakok felnyílása, illetve szinte minden más. Még 2006 végén teszteltük a Gigabyte i-RAM-ját, amely lényegét tekintve egy DRAM-alapú SSD, és hát mi tagadás, le voltunk nyűgözve a sebességétől. Vajon ezt várhatjuk a flashalapú SSD-től is? Nem szeretnénk lelőni a poént, de valószínűleg közel sem, hiszen a DRAM-alapú megoldások olvasásban és írásban egyformán gyorsak, míg ez a flashalapú SSD-ről nem mondható el. Ráadásul ha már flashalapú SSD, akkor meg kell különböztetnünk az SLC és az MLC alkategóriákat is.

Az SLC, azaz Single Level Cell és az MLC, azaz Multi Level Cell az SSD-ben található NAND memóriák (a flashmemóriák SSD-kben is használt válfaja) két altípusa. Az SLC NAND cellánként egy bit tárolására képes, míg az MLC ezzel szemben jellemzően kettő vagy néha négy bitet tárol. Bár utóbbi első hallásra jobbnak tűnik, hiszen kisebb felületen több adat helyezkedik el (azaz nagyobb az adatsűrűség), ez egyben a hátránya is a sebességre és élettartamra nézve. Ugyanis az SSD-k cellaszinten működnek, és ha egy cellában megváltozik vagy sérül az adat, akkor ez egy MLC SSD számára nem kevesebb, mint két vagy négy bit újraírását teszi szükségessé, ami természetesen jóval több időt vesz igénybe, ráadásul jobban fárasztja a cellákat is, összehasonlítva az SLC mindössze egybites „problémájával”. Logikus tehát azt feltételezni, hogy az SLC SSD-k a gyorsak, de kisebbek, míg az MLC SSD-k a lassabbak, de nagyobb tárkapacitásúak. Hozzá kell tenni, hogy az MLC SSD elméletben kevésbé megbízható, de a fejlettebb hibajavító algoritmusoknak (ECC) köszönhetően ezzel a problémával nem kell foglalkozunk (különben ki venné meg?).

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!