新しいラップトップを購入しているときに、 HDDを搭載したデバイスの方が優れているのかSSDを搭載(HDD is better or one with an SSD)したデバイスの方が優れているのかを議論する人々を見たことがあるかもしれません。ここのHDDとは何ですか？私たちは皆、ハードディスクドライブを知っています。これは、PC、ラップトップで一般的に使用される大容量記憶装置です。オペレーティングシステムやその他のアプリケーションプログラムを保存します。SSDまたはソリッドステートドライブは、従来の(Solid-State)ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive)の新しい代替品です。数年前から主要な大容量記憶装置であったハードドライブの代わりに、ごく最近市場に登場しました。
それらの機能はハードドライブの機能と似ていますが、HDD(HDDs)のように構築されたり、それらのように機能したりすることはありません。これらの違いにより、SSD(SSDs)は独自のものになり、ハードディスクよりもデバイスにいくつかの利点があります。ソリッドステートドライブ、そのアーキテクチャ、機能などについて詳しく教えてください。(Let us know more about Solid-State Drives, their architecture, functioning, and much more.)
ソリッドステートドライブ（SSD）とは何ですか？
メモリには、揮発性と不揮発性(volatile and non-volatile)の2つのタイプがあります。SSDは不揮発性ストレージデバイスです。これは、SSDに保存されているデータが電源を停止した後も残ることを意味します。それらのアーキテクチャ（フラッシュコントローラとNANDフラッシュメモリチップで構成されている）(NAND)により(Due)、ソリッドステートドライブはフラッシュドライブまたはソリッドステートディスクとも呼ばれます。
SSD –簡単な歴史(SSDs – A brief history)
ハードディスク(Hard)ドライブは、長年にわたって主にストレージデバイスとして使用されていました。人々はまだハードディスクを搭載したデバイスで作業しています。では、何が人々を代替の大容量記憶装置の研究に駆り立てたのでしょうか？SSD(SSDs)はどのようにして生まれましたか？SSD(SSDs)の背後にある動機を知るために、歴史を少し覗いてみましょう。
1950年代には、SSD(SSDs)の動作と同様に、磁気コアメモリとカードコンデンサの読み取り専用ストアという2つのテクノロジが使用されていました。しかし、より安価なドラム保管ユニットが利用可能になったため、すぐに忘却の危機に瀕しました。
IBMなどの企業は、初期のスーパーコンピューターでSSD(SSDs)を使用していました。ただし、SSD(SSDs)は高価であるため、あまり使用されませんでした。その後、1970年代に、ElectricallyAlterableROMと呼ばれるデバイスがGeneralInstrumentsによって(ROM)作成されました(Instruments)。これも長くは続かなかった。耐久性の問題により(Due)、このデバイスも人気を博しませんでした。
1978年、最初のSSDが石油会社で地震データを取得するために使用されました。1979年、StorageTek社は史上初のRAMSSDを開発しました(RAM SSD)。
RAMベースのSSD(SSDs)は長い間使用されていました。それらはより高速でしたが、より多くのCPUリソースを消費し、非常に高価でした。1995年の初めに、フラッシュベースのSSD(SSDs)が開発されました。フラッシュベースのSSDの導入以来、並外れた(SSDs)MTBF（平均故障間隔）(MTBF (mean time between failures))率を必要とする特定の業界アプリケーションは、HDD(HDDs)をSSD(SSDs)に置き換えました。ソリッドステートドライブは、極端な衝撃、振動、温度変化に耐えることができます。したがって、妥当なMTBFレートをサポートできます。(MTBF rates.)
ソリッドステートドライブはどのように機能しますか？(How do Solid State Drives work?)
SSD(SSDs)は、相互接続されたメモリチップをグリッドに積み重ねることによって構築されます。チップはシリコン製です。スタック内のチップの数は、さまざまな密度を実現するために変更されます。次に、電荷を保持するためにフローティングゲートトランジスタが取り付けられています。したがって、保存されたデータは、 SSDが電源から切断されている場合でもSSDに保持されます。(SSDs)
SSDは、シングルレベル、マルチレベル、またはトリプルレベルのセルの3つのメモリタイプのいずれかを持つことができます。(three memory types)
1.シングルレベルセル(Single level cells)は、すべてのセルの中で最も高速で耐久性があります。したがって、それらも最も高価です。これらは、常に1ビットのデータを保持するように構築されています。
2.マルチレベルセル(Multi-level cells)は2ビットのデータを保持できます。与えられたスペースでは、単一レベルのセルよりも多くのデータを保持できます。ただし、書き込み速度が遅いという欠点があります。
3.トリプルレベルのセル(Triple-level cells)は、ロットの中で最も安価です。それらは耐久性が低くなります。これらのセルは、1つのセルに3ビットのデータを保持できます。彼らは書き込み速度が最も遅いです。
SSDを使用するのはなぜですか？(Why is an SSD used?)
ハードディスクドライブ(Hard Disk Drives)は、かなり長い間、システムのデフォルトのストレージデバイスでした。したがって、企業がSSD(SSDs)に移行している場合は、おそらく正当な理由があります。ここで、一部の企業が自社製品にSSD(SSDs)を好む理由を見てみましょう。
従来のHDDでは、プラッターを回転させるモーターがあり、R/Wヘッドが動きます。SSDでは、ストレージはフラッシュメモリチップによって処理されます。したがって、可動部品はありません。これにより、デバイスの耐久性が向上します。(enhances the durability of the device.)
ハードドライブを搭載したラップトップでは、ストレージデバイスはプラッターを回転させるためにより多くの電力を消費します。SSD(SSDs)には可動部品がないため、SSDを搭載したラップトップは比較的少ない(SSDs)エネルギーを消費します。企業は回転中の消費電力が少ないハイブリッドHDD(HDDs)の構築に取り組んでいますが、これらのハイブリッドデバイスはおそらくソリッドステートドライブよりも多くの電力を消費します。(these hybrid devices will probably consume more power than a solid-state drive.)
まあ、可動部品がないことにはたくさんの利点があるようです。繰り返し(Again)になりますが、回転するプラッタや移動するR / Wヘッドがないということは、データをドライブからほぼ瞬時に読み取ることができることを意味します。SSD(SSDs)を使用すると、レイテンシーが大幅に減少します。したがって、 (Thus)SSD(SSDs)を搭載したシステムはより高速に動作できます。
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HDD(HDDs)は慎重に取り扱う必要があります。可動部分があるため、敏感で壊れやすいです。場合によっては、落下によるわずかな振動でもHDDが損傷する可能性があります。しかし、ここではSSD(SSDs)が優位に立っています。HDD(HDDs)よりも衝撃に耐えることができます。ただし、書き込みサイクルの数には限りがあるため、寿命は固定されています。書き込みサイクルがなくなると、使用できなくなります。
SSDの種類(Types of SSDs)
SSD(SSDs)の機能の一部は、そのタイプの影響を受けます。このセクションでは、さまざまなタイプのSSD(SSDs)について説明します。
1. 2.5インチ–(2.5” –)リストにあるすべてのSSD(SSDs)と比較して、これは最も低速です。しかし、それでもHDD(HDD)よりも高速です。このタイプは、GBあたりの最良の価格で入手できます。これは、現在使用されている最も一般的なタイプのSSDです。
2. mSATA –mはミニを表します。mSATA SSD(SSDs)は、2.5インチのものよりも高速です。それらは、スペースが贅沢ではないデバイス（ラップトップやノートブックなど）で好まれます。フォームファクタは小さいです。2.5インチの回路基板は同封されていますが、mSATASSDの回路基板はむき出し(SSDs)です。それらの接続タイプも異なります。
3. SATA III – これにはSSDとHDDの両方に準拠した接続があります。(This has a connection that is both SSD and HDD compliant.)これは、人々が最初にHDD(HDD)からSSDに移行し始めたときに人気がありました。550MBps(MBps)の低速です。ドライブはSATAケーブルと呼ばれるコードを使用してマザーボードに接続されているため、少し雑然としています。
4. PCIe –PCIeは(PCIe)PeripheralComponentInterconnectExpressの略です。これは、通常、グラフィックカードやサウンドカードなどを収容するスロットに付けられた名前です。PCIeSSD(PCIe SSDs)はこのスロットを使用します。それらはすべての中で最も速く、当然、最も高価でもあります。SATAドライブ(SATA drive)のほぼ4倍の速度に達することができます。
5. M.2 – m SATAドライブと同様に、それらにはベア回路基板があります。M.2ドライブは、すべてのSSDタイプの中で物理的に最小です。これらはマザーボードに対してスムーズに配置されます。それらは小さなコネクタピンを持っており、ほとんどスペースを取りません。サイズが小さいため(Due)、特に速度が速い場合、すぐに熱くなる可能性があります。したがって、ヒートシンク/ヒートスプレッダが組み込まれています。M.2 SSDは、 (M.2 SSDs)SATAタイプとPCIeタイプ(PCIe types)の両方で利用できます。したがって、M.2ドライブのサイズと速度はさまざまです。mSATAおよび2.5インチドライブはNVMe（次に説明します）をサポートできませんが、M.2ドライブはサポートできます。
6. NVMe – NVMeは、 (NVMe –)Non-VolatileMemoryExpressの(Non-Volatile Memory express)略です。このフレーズは、 PCIExpress(PCI Express)やM.2などのSSD(SSDs)がホストとデータを交換する際のインターフェースを指します。NVMeインターフェースを使用すると、高速を実現できます。
SSDはすべてのPCに使用できますか？(Can SSDs be used for all PCs?)
SSDに提供できるものがたくさんあるのなら、なぜメインストレージデバイスとしてHDDを完全に置き換えていないのでしょうか。( why have they not fully replaced HDDs as the main storage device?)これに対する重要な抑止力はコストです。SSDの価格は以前よりも安くなっていますが、市場に参入したときは、HDDが依然として安価なオプション( HDDs are still the cheaper option)です。SSDの価格と比較すると、SSDのコストはほぼ3倍または4倍になる可能性があります。また、ドライブの容量を増やすと、価格がすぐに上がります。したがって、それはまだすべてのシステムにとって経済的に実行可能なオプションにはなりませんでした。
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SSDが(SSDs)HDD(HDDs)を完全に置き換えていないもう1つの理由は、容量です。SSDを備えた一般的なシステムは、512GBから1TBの範囲の電力を持つことができます。ただし、すでに数テラバイトのストレージを備えたHDDシステムがあります。(HDD)したがって(Therefore)、大容量を検討している人にとっては、HDD(HDDs)が依然として頼りになる選択肢です。
制限事項(Limitations)
SSDの開発の背後にある歴史、SSDの構築方法、SSDが提供する利点、およびSSDがまだすべてのPCs/laptopsで使用されていない理由を見てきました。ただし、テクノロジーの革新にはすべて、一連の欠点があります。ソリッドステートドライブの欠点は何ですか？
1.書き込み速度–(Write speed –)可動部品がないため、SSDはデータに即座にアクセスできます。ただし、レイテンシーのみが低くなります。ディスクにデータを書き込む必要がある場合は、最初に前のデータを消去する必要があります。したがって、SSDでは書き込み操作が遅くなります。速度の違いは、平均的なユーザーには見えない場合があります。ただし、大量のデータを転送する場合は非常に不利です。
2.データの損失と回復–(Data loss and recovery –)ソリッドステートドライブで削除されたデータは完全に失われます。(Data)データのバックアップコピーがないため、これは大きな欠点です。機密データの永久的な損失は危険なことになる可能性があります。したがって、SSDから失われたデータを回復できないという事実は、ここでのもう1つの制限です。
3.コスト–(Cost –)これは一時的な制限である可能性があります。SSD(SSDs)は比較的新しいテクノロジーであるため、従来のHDD(HDDs)よりも高価なのは当然のことです。価格が下がっているのを見てきました。おそらく2、3年以内に、コストがSSD(SSDs)への移行を妨げることはないでしょう。
4.寿命–(Lifespan –)以前のデータを消去することにより、データがディスクに書き込まれることがわかりました。すべてのSSD(Every SSD)には、設定された数の書き込み/消去サイクルがあります。したがって、書き込み/消去サイクルの制限に近づくと、SSDのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。平均的なSSDには、約1,00,000回の書き込み/消去サイクルがあります。この有限数により、 SSD(SSD)の寿命が短くなります。
5.ストレージ–(Storage –)コストと同様に、これも一時的な制限になる可能性があります。現在のところ、SSD(SSDs)は小容量でしか利用できません。大容量のSSDの場合、多額の費用を支払う必要があります。(SSDs)十分な容量を備えた手頃な価格のSSD(SSDs)を手に入れることができるかどうかは、時が経てばわかります。
What is a Solid-State Drive (SSD)? SSD Definition
While buying a new laptop, you might have seen рeоple debating whether a device with an HDD is better or one with an SSD. What is HDD here? We all are aware of the hard disk drive. It is a mass storage device used generally in PCs, laptops. It stores the operating system and other application programs. An SSD or Solid-State drive is a newer alternative for the traditional Hard Disk Drive. It has come into the market much recently instead of the hard drive, which has been the primary mass storage device for several years.
Although their function is similar to that of a hard drive, they are not built like HDDs or work like them. These differences make SSDs unique and give the device some benefits over a hard disk. Let us know more about Solid-State Drives, their architecture, functioning, and much more.
What is a Solid-State Drive (SSD)?
We know that memory can be of two types – volatile and non-volatile. An SSD is a non-volatile storage device. This means that data stored on an SSD stays even after the power supply is stopped. Due to their architecture (they are made up of a flash controller and NAND flash memory chips), solid-state drives are also called flash drives or solid-state disks.
SSDs – A brief history
Hard disk drives were predominantly used as storage devices for many years. People still work on devices with a hard disk. So, what pushed people to research an alternative mass storage device? How did SSDs come into being? Let us take a small peek into the history to know the motivation behind SSDs.
In the 1950s, there were 2 technologies in use similar to the way SSDs work, namely, magnetic core memory and card-capacitor read-only store. However, they soon faded into oblivion due to the availability of cheaper drum storage units.
Companies such as IBM used SSDs in their early supercomputers. However, SSDs were not used often because they were expensive. Later, in the 1970s, a device called Electrically Alterable ROM was made by General Instruments. This, too, did not last long. Due to durability issues, this device also did not gain popularity.
In the year 1978, the first SSD was used in oil companies to acquire seismic data. In 1979, the company StorageTek developed the first-ever RAM SSD.
RAM-based SSDs were in use for a long time. Although they were faster, they consumed more CPU resources and were quite expensive. In early 1995, flash-based SSDs were developed. Since the introduction of flash-based SSDs, certain industry applications that require an exceptional MTBF (mean time between failures) rate, replaced HDDs with SSDs. Solid-state drives are capable of withstanding extreme shock, vibration, temperature change. Thus they can support reasonable MTBF rates.
How do Solid State Drives work?
SSDs are built by stacking together interconnected memory chips in a grid. The chips are made of silicon. The number of chips in the stack is changed to achieve different densities. Then, they are fitted with floating gate transistors to hold a charge. Therefore, stored data is retained in SSDs even when they are disconnected from the power source.
Any SSD can have one of the three memory types – single-level, multi-level or triple-level cells.
1. Single level cells are the fastest and most durable of all cells. Thus, they are the most expensive too. These are built to hold one bit of data at any given time.
2. Multi-level cells can hold two bits of data. For a givens space, they can hold more data than single-level cells. However, they have a disadvantage – their write speed is slow.
3. Triple-level cells are the cheapest of the lot. They are less durable. These cells can hold 3 bits of data in one cell. They write speed is the slowest.
Why is an SSD used?
Hard Disk Drives have been the default storage device for systems, for quite a long time. Thus, if companies are shifting to SSDs, there is perhaps a good reason. Let us now see why some companies prefer SSDs for their products.
In a traditional HDD, you have motors to spin the platter, and the R/W head moves. In an SSD, storage is taken care of by flash memory chips. Thus, there are no moving parts. This enhances the durability of the device.
In laptops with hard drives, the storage device will consume more power to spin the platter. Since SSDs are devoid of moving parts, laptops with SSDs consume relatively lesser energy. While companies are working to build hybrid HDDs which consume lesser power while spinning, these hybrid devices will probably consume more power than a solid-state drive.
Well, it looks like not having any moving parts comes with plenty of benefits. Again, not having spinning platters or moving R/W heads implies that data can be read from the drive almost instantly. With SSDs, the latency decreases considerably. Thus, systems with SSDs can operate faster.
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HDDs need to be handled carefully. As they have moving parts, they are sensitive and fragile. Sometimes, even a small vibration from a drop can damage the HDD. But SSDs have the upper hand here. They can withstand impact better than HDDs. However, since they have a finite number of write cycles, they have a fixed lifespan. They become unusable once the write cycles are exhausted.
Types of SSDs
Some of the features of SSDs are influenced by their type. In this section, we shall discuss the various types of SSDs.
1. 2.5” – Compared to all the SSDs on the list, this is the slowest. But it is still faster than HDD. This type is available at the best price per GB. It is the most common type of SSD in use today.
2. mSATA – m stands for mini. mSATA SSDs are faster than 2.5” ones. They are preferred in devices (such as laptops and notebooks) where space is not a luxury. They have a small form factor. While the circuit board in 2.5” is enclosed, the ones in mSATA SSDs are bare. Their connection type also differs.
3. SATA III – This has a connection that is both SSD and HDD compliant. This became popular when people first started transitioning to SSD from HDD. It is slow speed of 550 MBps. The drive is connected to the motherboard using a cord called the SATA cable so that it can be a bit cluttered.
4. PCIe –PCIe stands for Peripheral Component Interconnect Express. This is the name given to the slot that usually houses graphic cards, sounds cards, and the like. PCIe SSDs use this slot. They are the fastest of all and naturally, the most expensive too. They can reach speeds that are almost four times higher than that of a SATA drive.
5. M.2 – Like mSATA drives, they have a bare circuit board. M.2 drives are physically the smallest of all SSD types. These lie smoothly against the motherboard. They have a tiny connector pin and take up very little space. Due to their small size, they can quickly become hot, especially when the speed is high. Thus, they come with a built-in heatsink/heat spreader. M.2 SSDs are available in both SATA and PCIe types. Therefore, M.2 drives can be of varying sizes and speeds. While mSATA and 2.5” drives cannot support NVMe (which we will see next), M.2 drives can.
6. NVMe – NVMe stands for Non-Volatile Memory express. The phrase refers to the interface through with SSDs such as PCI Express and M.2 exchange data with the host. With an NVMe interface, one can achieve high speeds.
Can SSDs be used for all PCs?
If SSDs have so much to offer, why have they not fully replaced HDDs as the main storage device? A significant deterrent to this is the cost. Although the price of SSD is now lesser than what it was, when it made an entry into the market, HDDs are still the cheaper option. Compared to the price of a hard drive, an SSD can cost almost thrice or four times higher. Also, as you increase the capacity of the drive, the price quickly shoots up. Therefore, it has not yet become a financially viable option for all systems.
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Another reason why SSDs have not fully replaced HDDs is capacity. A typical system with an SSD can have power in the range of 512GB to 1TB. However, we already have HDD systems with several terabytes of storage. Therefore, for people who are looking at large capacities, HDDs are still their go-to option.
Limitations
We have seen the history behind the development of SSD, how an SSD is built, the benefits it provides, and why it has not been used on all PCs/laptops yet. However, every innovation in technology comes with its set of drawbacks. What are the disadvantages of a solid-state drive?
1. Write speed – Due to the absence of moving parts, an SSD can access data instantly. However, only latency is low. When data has to be written on the disk, previous data needs to be erased first. Thus, write operations are slow on an SSD. The speed difference may not be visible to the average user. But it is quite a disadvantage when you want to transfer huge amounts of data.
2. Data loss and recovery –Data deleted on solid-state drives is lost permanently. Since there is no backed-up copy of data, this is a huge disadvantage. Permanent loss of sensitive data can be a dangerous thing. Thus, the fact that one cannot recover data lost from an SSD is another limitation here.
3. Cost – This could be a temporary limitation. Since SSDs are a relatively newer technology, it is only natural that they are expensive than traditional HDDs. We have seen that the prices have been reducing. Maybe in a couple of years, the cost will not be a deterrent for people to shift to SSDs.
4. Lifespan – We now know that data is written to the disk by erasing previous data. Every SSD has a set number of write/erase cycles. Thus, as you near the write/erase cycle limit, the SSD’s performance may be affected. An average SSD comes with about 1,00,000 write/erase cycles. This finite number shortens the lifespan of an SSD.
5. Storage – Like cost, this can again be a temporary limitation. As of now, SSDs are available only in a small capacity. For SSDs of higher capacities, one must shell out a lot of money. Only time will tell whether we can have affordable SSDs with good capacity.
