Krótka charakterystyka dysków krzemowych
Budowa typowego dysku krzemowego SSD - Solide State Disk jest niezwykle prosta. Jest to po prostu duża ilość niedrogiej w obecnej chwili dynamicznej pamięci RAM, którą wyposażono w odpowiedni sterownik oraz w interfejs SCSI. Dysk krzemowy nie różni się właściwie niczym od standardowego napędu SCSI, jedyna różnica polega na większej szybkości działania. Istnieje również więcej rozbudowanych systemów pamięci dyskowych, które wyposażone są w bardzo duże, bateryjnie podtrzymywane pamięci podręczne. Urządzenia SSD są jednak nawet cztery razy szybsze od tego typu rozwiązań.
Dyski SSD, które są obecnie dostępne na rynku oferują pojemności od 134 MB, aż do 50 GB miejsca przeznaczonego na zapis danych. Zaletą urządzeń SSD jest opcja ich łatwej rozbudowy poprzez dokładanie kolejnych kart pamięci, lub przez ich wymianę na karty pamięci bardziej pojemne. Chociaż większość konstrukcji pozwala na wykorzystanie nietypowych kart zawierających wlutowane układy DRAM, można też spotkać urządzenia, które korzystają ze standardowych kości SDRAM. Rozbudowa może być dokonana przez nas samych, nie jest konieczne wysyłanie sprzętu do serwisu.
Dyski krzemowe są dostępne zarówno w obudowach o typowych rozmiarach dla 3,5 oraz 5 calowych napędów HDD, oraz jako wolno stojące urządzenia posiadające własny zasilacz oraz moduły przeznaczone do montażu w standardowych 19 calowych stojakach. Większe modele dysków krzemowych można wyposażyć w kilka zupełnie od siebie niezależnych interfejsów, na przykład w 16 portów SCSI lub 8 portów Fibre Chanel. Łączna przepustowość takiego układu może wynosić nawet 250 MB/s. Możliwe jest również współdzielenie przestrzeni dyskowej przez kilka maszyn jednocześnie.
Zewnętrzne modele wyposażane są zazwyczaj w zewnętrzny panel sterujący, który umożliwia monitorowanie ich pracy, a także konfigurację różnorakich parametrów, na przykład podział na logiczne i fizyczne urządzenia SCSI lub ustawienie wielkości sektora. Aby sterować danym urządzeniem można wykorzystać również obecny w niektórych modelach interfejs Ethernet z SNMP lub zwykły port szeregowy.
Technologia zapisu danych na dyskach krzemowych
Aby nie dopuścić do utraty informacji wskutek na przykład awarii zasilania, z uwagi na to, że DRAM jest pamięcią ulotną, wyposaża się standardowo krzemowe dyski w bateryjne podtrzymywanie zawartości, co wystarcza na około godzinę pracy. Pewna część modeli dysponuje wbudowanym dyskiem twardym, który służy do przechowywania kopii zapasowej danych umieszczonych w pamięci DRAM. Jeżeli zewnętrzne zasilanie zaczyna zanikać, sterownik inicjalizuje proces zapisywania zawartości komórek pamięci na dysk. Cały proces trwa kilka minut, po czym następuje wyłączenie urządzenia. Aby skrócić czas procesu tworzenia kopii zapasowej, sterownik może korzystać z chwil bezczynności pamięci SSD do zapisywania części danych z tych pamięci na dysk twardy, poza tym możliwa jest okresowa kontrola przez sterownik sprawności działania dysku.
Również stan naładowania baterii podtrzymującej jest ciągle monitorowany. Jeżeli jest on zbyt niski, to do czasu naładowania akumulatora możliwe jest przejście SSD w tryb pracy write - thru, w którym to trybie zapis jest potwierdzany dopiero w momencie skopiowania zawartości RAM, która uległa zmianie, na dysk. Naturalnie pociąga to za sobą znaczne obniżenie szybkości pracy urządzenia, gwarantowane jest jednak zabezpieczenie wszystkich danych, przed rozładowaniem akumulatora. Kiedy przywrócone zostaje zasilanie dysku SSD, to automatycznie odtwarzana jest zawartość pamięci RAM, co trwa pewien przedział czasu. Niektóre z dysków SSD umożliwiają na przeprowadzenie opisywanego procesu w tle.
Z powodu braku części ruchomych, które są typowe dla dysków twardych, zarówno opóźnienia rotacyjne, jak i te, które wywoływane są koniecznością zmiany ścieżki lub pozycjonowaniem głowicy, sprowadzają się do zera. Zależnie od typu dysku magnetycznego, średni czas dostępu do danych wynosi począwszy od 100, 50, 25 mikrosekund, na 14 mikrosekundach skończywszy. Najszybszym obecnie dyskom twardym dostęp do danych zajmuje co najmniej 4 milisekundy. Najbardziej wydajne dyski SSD mogą wykonać nawet do 18 000 operacji na sekundę, podczas gdy standardowe dyski twarde wykonują ich tylko 100. Jedynym parametrem, który jedynie w niewielkim stopniu przemawia za dyskami magnetycznymi jest szybkość transmisji danych, która wynosi, zależnie od zastosowania 40, 80 MB/s. Jest to jednak wina wyłącznie ograniczeń interfejsów, które pozostają w pełnej kompatybilności z interfejsami twardych dysków SCSI.
