Mempelajari sejarah drive adalah awal dari jalan untuk memahami bagaimana solid state drive bekerja. Bagian pertama dari seri artikel kami "Pengantar SSD" akan memberi Anda wawasan tentang sejarah dan memungkinkan Anda untuk dengan jelas memahami perbedaan antara SSD dan pesaing terdekatnya - HDD.
Terlepas dari banyaknya beragam perangkat untuk menyimpan informasi, popularitas HDD dan SSD di zaman kita tidak dapat disangkal. Perbedaan antara kedua jenis drive ini bagi orang awam jelas: SSD lebih mahal dan lebih cepat, dan HDD lebih murah dan lebih luas.
Perhatian khusus harus diberikan pada unit pengukuran kapasitas drive: secara historis, awalan desimal, seperti kilo dan mega, dalam konteks teknologi informasi, berarti kekuatan kesepuluh dan kedua puluh dari dua. Untuk menghilangkan kebingungan, awalan biner kibi-, mebel-, dan lainnya diperkenalkan. Perbedaan antara konsol ini menjadi nyata dengan peningkatan volume: ketika membeli disk 240 gigabyte, Anda dapat menyimpan 223,5 gibiby informasi di dalamnya.
Pencelupan dalam sejarah
Pengembangan hard drive pertama telah berlangsung sejak tahun 1952 oleh IBM. Pada tanggal 14 September 1956, hasil pengembangan final diumumkan - IBM 350 Model 1. Drive berisi 3,75 mebibytes data dengan dimensi yang sangat tidak sopan: tinggi 172 sentimeter, panjang 152 sentimeter, dan lebar 74 sentimeter. Di dalamnya ada 50 cakram tipis berlapis besi murni dengan diameter 610 mm (24 inci). Waktu rata-rata untuk mencari data pada disk membutuhkan ~ 600 ms.
Waktu berlalu, dan IBM dengan percaya diri meningkatkan teknologi. Pada tahun 1961,
IBM 1301 diperkenalkan dengan kapasitas 18,75 megabyte dengan kepala baca di setiap plat.
IBM 1311 memperkenalkan kartrid cakram yang dapat dilepas, dan sejak 1970, sistem deteksi dan koreksi kesalahan telah diperkenalkan di IBM 3330. Tiga tahun kemudian,
IBM 3340, yang dikenal sebagai Winchester, muncul.
Winchester (dari senapan Winchester Inggris) adalah nama umum untuk senapan dan senapan yang diproduksi oleh Winchester Repeating Arms Company di Amerika Serikat pada paruh kedua abad ke-19. Ini adalah salah satu dari senapan multi-shot pertama yang mendapatkan popularitas luar biasa di kalangan pembeli. Mereka berutang nama mereka kepada pendiri perusahaan, Oliver Fisher Winchester.
IBM 3340 terdiri dari dua gelendong masing-masing 30 MiB, itulah sebabnya para insinyur menyebut disk ini "30-30" . Nama itu mengingatkan kita pada senapan Winchester Model 1894 dengan .30-30 kartrid Winchester, itulah sebabnya Kenneth Haughton, manajer pengembangan IBM 3340, berkata, "Jika 30-30, maka itu harus Winchester." a 30-30, maka itu pasti Winchester. "). Sejak itu, tidak hanya senapan, tetapi juga hard drive telah disebut "Winchester".
Tiga tahun kemudian, IBM 3350 Madrid keluar dengan wafer 14 inci dan waktu akses 25 ms.
Drive SSD pertama dibuat oleh Dataram pada tahun 1976. Drive Dataram BulkCore terdiri dari sasis dengan delapan slot RAM 256 KiB. Dibandingkan dengan hard drive pertama, BulkCore kecil: panjang 50,8 cm, lebar 48,26 cm, dan tinggi 40 cm. Waktu akses data dalam model ini hanya 750 ns, yang 30.000 kali lebih cepat dari HDD paling modern saat itu.
Pada tahun 1978, Shugart Technology didirikan, yang setahun kemudian mengubah namanya menjadi Seagate Technology untuk menghindari konflik dengan Shugart Associates. Setelah dua tahun kerja Seagate, ST-506 muncul - hard drive pertama untuk komputer pribadi dalam form factor 5,25 inci dan dengan kapasitas 5 MiB.
Selain munculnya Teknologi Shugart, 1978 diingat untuk rilis SSD Enterprise pertama StorageTek. StorageTek STC 4305 berisi 45 MiB data. Dirancang sebagai pengganti IBM 2305, SSD ini memiliki ukuran yang serupa dan harganya $ 400.000 yang luar biasa.
Pada tahun 1982, SSD memasuki pasar komputer pribadi. Perusahaan Axlon khusus untuk Apple II sedang mengembangkan drive SSD pada RAM-chip yang disebut RAMDISK 320. Karena drive itu dibuat berdasarkan memori volatile, baterai disuplai untuk menjaga keamanan informasi. Kapasitas baterai cukup untuk 3 jam masa pakai baterai jika terjadi kehilangan daya.
Setahun kemudian, Rodime akan merilis hard drive 10 MiB RO352 pertama dalam faktor bentuk 3,5 inci yang akrab bagi pengguna modern. Terlepas dari kenyataan bahwa ini adalah disk komersial pertama dalam faktor bentuk ini, Rodime pada dasarnya tidak melakukan sesuatu yang inovatif.
Produk pertama dalam faktor bentuk ini adalah floppy drive yang disediakan oleh Tandon dan Shugart Associates. Terlebih lagi, Seagate dan MiniScribe telah setuju untuk mengadopsi standar industri 3,5 inci, membuat Rodime "tempel" ditunggu oleh nasib "paten troll" dan keluar sepenuhnya dari industri drive.
Pada tahun 1980, insinyur Toshiba, profesor Fujio Masuoka, mendaftarkan paten untuk jenis memori baru yang disebut Flash memory type NOR. Pembangunan memakan waktu 4 tahun.
NOR-memory adalah matriks klasik 2D konduktor , di mana pada persimpangan baris dan kolom satu sel dipasang (analog memori pada inti magnetik).
Pada tahun 1984, Profesor Masuoka berbicara tentang penemuannya pada Pertemuan Pengembang Elektronik Internasional, di mana Intel dengan cepat menghargai janji pengembangan ini. Toshiba, tempat Profesor Masuoka bekerja, tidak menganggap memori Flash sebagai sesuatu yang istimewa, dan karenanya mengabulkan permintaan Intel untuk membuat beberapa prototipe untuk dipelajari.
Ketertarikan Intel dalam mengembangkan Fujio mendorong Toshiba untuk mengidentifikasi lima insinyur untuk membantu profesor memecahkan masalah komersialisasi penemuan. Intel, pada gilirannya, melemparkan tiga ratus karyawan untuk membuat versi Flash-memory-nya sendiri.
Sementara Intel dan Toshiba mengembangkan Flash drive, dua peristiwa penting terjadi pada tahun 1986. Pertama, SCSI secara resmi distandarisasi - seperangkat perjanjian untuk interaksi antara komputer dan perangkat periferal. Kedua, antarmuka AT Attachment (ATA), yang dikenal dengan nama merek Integrated Drive Electronics (IDE), dikembangkan, berkat pengontrol disk yang bergerak di dalam disk.
Selama tiga tahun, Fujio Mausoka bekerja untuk meningkatkan teknologi Flash dan, pada tahun 1987, telah mengembangkan memori NAND.
Memori NAND adalah memori NOR yang sama yang diatur dalam larik tiga dimensi . Perbedaan utama adalah bahwa algoritma akses untuk setiap sel menjadi lebih rumit, area sel menjadi lebih kecil, dan kapasitas total meningkat secara signifikan.
Setahun kemudian, Intel mengembangkan memori flash tipe NOR-nya, dan Digipro membangun flash drive yang disebut Flashdisk. Versi pertama Flashdisk dalam konfigurasi maksimum berisi 16 MiB data dan biaya kurang dari $ 500
Pada akhir 80-an dan awal 90-an, produsen hard drive berkompetisi dalam perampingan. Pada tahun 1989, PrairieTek merilis disc PrairieTek 220 20 MiB dalam form factor 2,5 inci. Dua tahun kemudian, Integral Peripherals menciptakan Integral Peripherals 1820 Mustang dengan volume yang sama, tetapi sudah 1,8 inci. Setahun kemudian, Hewlett-Packard mengurangi ukuran disk menjadi 1,3 inci.
Seagate tetap setia pada drive 3,5 inci mereka dan mengandalkan kecepatan yang lebih tinggi dengan merilis model Barracuda mereka yang terkenal pada tahun 1992, hard drive pertama dengan kecepatan spindle 7200 rpm. Tapi Seagate tidak akan berhenti di situ. Pada tahun 1996, drive garis Seagate Cheetah mencapai kecepatan 10.000 rpm, dan empat tahun kemudian, modifikasi X15 berputar hingga 15.000 rpm.
Pada tahun 2000, antarmuka ATA dikenal sebagai PATA. Alasan untuk ini adalah penampilan antarmuka Serial ATA (SATA) dengan kabel yang lebih ringkas, dukungan untuk "hot swap" dan peningkatan kecepatan transfer data. Seagate memimpin di sini, merilis hard drive pertama dengan antarmuka seperti itu pada tahun 2002.
Produksi memori flash pada awalnya sangat mahal, tetapi pada awal 2000-an, biayanya turun tajam. Transcend mengambil keuntungan dari ini, pada tahun 2003 merilis disk SSD dalam volume dari 16 hingga 512 MiB. Tiga tahun kemudian, Samsung dan SanDisk bergabung dalam produksi massal. Pada tahun yang sama, IBM menjual divisi disk-nya ke Hitachi.
SSD mendapatkan momentum dan ada masalah yang jelas: antarmuka SATA lebih lambat dari SSD itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ini, NVM Express Workgroup mulai mengembangkan NVMe - spesifikasi untuk protokol akses ke SSD langsung melalui bus PCIe, melewati "perantara" dalam bentuk pengontrol SATA. Ini akan memungkinkan akses ke data pada kecepatan bus PCIe. Dua tahun kemudian, versi pertama dari spesifikasi sudah siap, dan setahun kemudian drive NVMe pertama muncul.
Perbedaan antara SSD dan HDD modern
Pada tingkat fisik, perbedaan antara SSD dan HDD mudah terlihat: tidak ada elemen mekanis dalam SSD, dan informasi disimpan dalam sel memori. Tidak adanya elemen bergerak menyebabkan akses cepat ke data di bagian manapun dari memori, namun, ada batasan jumlah siklus penulisan ulang. Karena terbatasnya jumlah siklus penulisan ulang untuk setiap sel memori, ada kebutuhan untuk mekanisme penyeimbangan - menghaluskan kerusakan sel dengan mentransfer data antar sel. Pekerjaan ini dilakukan oleh pengontrol disk.
Untuk menyeimbangkan, pengontrol SSD perlu mengetahui sel mana yang sibuk dan mana yang bebas. Pengontrol dapat melacak rekaman data ke dalam sel itu sendiri, yang tidak dapat dikatakan tentang penghapusan. Seperti yang Anda ketahui, sistem operasi (OS) tidak menghapus data dari disk saat pengguna menghapus file, tetapi tandai bagian memori yang sesuai sebagai bebas. Solusi ini menghilangkan kebutuhan untuk menunggu operasi disk ketika menggunakan HDD, tetapi sama sekali tidak cocok untuk SSD. Pengontrol SSD berfungsi dengan byte, bukan sistem file, dan karenanya memerlukan pesan terpisah tentang menghapus file.
Jadi perintah TRIM muncul (ind. - trim), yang dengannya OS memberitahukan kontroler SSD tentang pelepasan area memori tertentu. Perintah TRIM secara permanen menghapus data dari disk. Tidak semua sistem operasi menyadari perlunya mengirim perintah ini ke SSD, dan pengontrol RAID perangkat keras dalam mode larik disk tidak pernah mengirim TRIM ke disk.
Dilanjutkan ...
Di bagian berikut, kita akan berbicara tentang faktor bentuk, antarmuka koneksi, dan organisasi internal solid state drive.
Di Selectel Lab kami, Anda dapat menguji HDD dan SSD modern secara independen dan menarik kesimpulan sendiri.