Qu'est-ce qu'un lecteur à semi-conducteurs (SSD)? De plus, les avantages et les inconvénients

Les lecteurs à l'état solide (SSD) deviennent rapidement le stockage informatique préféré pour les systèmes d'exploitation et les applications. Vous les trouverez dans les derniers ordinateurs portables, téléphones, tablettes et même consoles.

Avec d'excellentes performances et durabilité, ces disques font vraiment des éclaboussures, mais ce qui est exactement un SSD?

À l'intérieur du disque dur, vous trouverez un ou plusieurs disques tournants appelés «plateaux.«Chaque plateau est divisé en pistes et secteurs. Les plateaux sont généralement fabriqués en aluminium ou en verre et sont recouverts de matériau magnétique.

La surface du plateau contient des milliards de zones individuelles qui représentent chacune un seul morceau de données. La zone peut être magnétisée ou démagnétisée, représentant un ou un zéro.

Alors que les plateaux en rotation se déplacent à des milliers de révolutions par minute, de minuscules têtes de lecture-écriture attachées aux bras oscillants font flotter une largeur de cheveux au-dessus du plateau de lecture ou d'écriture à la conduite.

Les disques du disque dur sont des appareils incroyablement compliqués avec de nombreuses pièces mobiles minuscules, précises et fragiles. C'est une merveille moderne qu'ils travaillent aussi bien qu'ils.

Comment fonctionne un lecteur à semi-conducteurs (SSD)

Les SSD ont plus en commun avec les dispositifs semi-conducteurs comme les processeurs et les RAM que les disques durs. Les SSD et les disques durs agissent tous deux comme des dispositifs de stockage, mais les SSD fonctionnent d'une manière très différente.

À l'intérieur d'un SSD typique, vous ne trouverez que des puces informatiques. Il y a la puce du contrôleur du SSD, qui gère comment et où les données sont stockées, mais la majeure partie d'un SSD se compose de puces à mémoire flash.

La mémoire flash est une mémoire «non volatile». La mémoire volatile, comme la RAM, ne persiste pas lorsque l'alimentation est désactivée les données stockées là disparaissent. En revanche, avec la mémoire non volatile (comme les SSD ou les lecteurs USB), vos données persistent même lorsque la puissance est désactivée. C'est pourquoi les lecteurs de pouce USB sont également appelés «disques flash»!

SSDS modernes (et la plupart des disques flash USB et des cartes mémoire) utilisent un type de mémoire flash appelée mémoire flash nand. Il porte le nom de l'un des types de portes logiques que vous pouvez faire dans une puce. Dans la mémoire de NAND, il existe des «cellules» qui peuvent contenir différents niveaux de charge électrique. En mesurant le niveau de charge dans une cellule de mémoire, vous pouvez dire s'il représente un ou un zéro. Pour changer le contenu d'une cellule, vous modifiez simplement le niveau de charge à l'intérieur.

Il existe de nombreuses variations différentes dans la technologie dans le monde de la mémoire NAND. Par exemple, vous avez peut-être vu des SSD Samsung étiquetés «V-NAND» ou «vertical» NAND. Ici, les cellules de mémoire sont empilées verticalement, permettant plus de capacité de stockage dans la même empreinte en silicium. Le nand 3D d'Intel est également plus ou moins la même technologie.

Types de SSD et d'interfaces

Les SSD sont disponibles dans une variété de facteurs de forme et de types de mémoire flash NAND. Cela détermine les performances maximales d'un SSD ainsi que son prix.

Types de mémoire flash

Tout NAND Flash n'est pas le même pour la densité et les performances des données. Vous vous souviendrez de notre discussion ci-dessus que les SSD stockent les données en tant que charges électriques à l'intérieur des cellules de la mémoire.

Si une cellule ne stocke qu'un seul morceau de données, il s'appelle SLC ou Mémoire de cellule à un niveau. MLC (cellule à plusieurs niveaux) et Mémoire TLC (cellule à triple niveau) stockent respectivement deux et trois bits de données par cellule,. La mémoire QLC (cellule de niveau quadruple) le porte à quatre bits par cellule.

Plus vous pouvez stocker de données dans une seule cellule, plus votre SSD peut être moins cher, ou plus vous pouvez fourrer de données dans le même espace. Cela semble être une excellente idée, mais grâce à la façon dont les SSD fonctionnent, les disques meurent plus rapidement lors de l'utilisation d'une méthode de stockage multi-bits. La mémoire SLC est le type de NAND le plus performant et le plus durable avec une longue durée de vie. Cependant, c'est aussi le plus cher de loin et que l'on ne trouve que dans les disques haut de gamme.

En tant que tels, la plupart des SSD grand public utilisent MLC ou TLC et utilisent des méthodes spéciales pour prolonger leur durée de vie utile autant que possible. Nous couvrirons la question de SSD Wear un peu plus tard dans cet article sous les inconvénients de la technologie.

Facteurs de formulaire SSD

Les SSD se présentent sous divers facteurs de forme. Un «facteur de forme» est simplement la forme physique de l'appareil et la norme de connexion à laquelle il se conforme. Étant donné que les SSD ont été initialement conçus pour remplacer les disques durs, les premiers appareils destinés aux bureaux de consommation étaient destinés à placer dans l'endroit où se trouvaient les disques durs avant.

C'est là que le 2.La conception SSD SATA de 5 pouces entre dans l'image. Vous pouvez simplement retirer votre 2 actuel.Disque dur de l'ordinateur portable de 5 pouces et brancher l'un de ces SSD.

Le SSD à l'intérieur de ce boîtier n'a pas besoin de toute cette pièce, mais il était parfaitement logique car les ordinateurs portables et la plupart des ordinateurs de bureau modernes ont déjà 2.Baies d'entraînement de 5 pouces et connecteurs SATA sur leurs cartes mères. Vous pouvez également acheter des adaptateurs qui vous permettent de placer un 2.Drive de 5 pouces dans un bureau 3.Baie de 5 pouces.

En plus de prendre un espace inutile, ces 2.Les disques de 5 pouces étaient limités à 600 Mo / s car c'est la limite de l'interface SATA 3.

La norme MSATA (mini-sata) résout le problème de l'espace. MSATA était physiquement de la même forme, de la même taille et du même connecteur que la norme de carte PCI Express Mini, mais les deux types de cartes sont électriquement incompatibles.

La norme MSATA a maintenant été remplacée par le M.2 Standard. M.2 SSD peuvent être SATA ou PCIe, selon la carte et la combinaison de la carte mère.

M.2 cartes peuvent également être double face avec des composants des deux côtés, et ils varient en longueur. Il est toujours important de s'assurer que la carte mère de votre ordinateur est compatible avec le M.2 SSD que vous souhaitez utiliser avec!

NVME SSDS utilise la norme non volatile Memory Express, c'est ainsi que l'ordinateur peut accéder à la mémoire SSD à l'aide du PCIe plus couramment utilisé pour les cartes graphiques. PCIe a beaucoup plus de bande passante que SATA, permettant à la mémoire SSD rapide d'atteindre son plein potentiel.

Les avantages des SSD

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les SSD deviennent rapidement la norme de la technologie de stockage. Alors que certains problèmes de dentition précoce les ont empêchés du monde informatique grand public pendant un certain temps, ils sont maintenant au point où nous pouvons les recommander à n'importe qui. Même les dernières consoles de jeux vidéo utilisent désormais SSD. Voici les principales forces qui ont conduit les SSD vers leur popularité actuelle.

Les SSD sont rapides

Le disque dur mécanique le plus rapide dans le monde, le Seagate Mach.2 exos 2x14, peut atteindre des taux de transfert soutenus de 524 Mo / s. C'est presque aussi rapide qu'un SSD SATA 3, mais le lecteur mécanique typique que vous trouverez dans les ordinateurs de nos jours peut atteindre un endroit entre 100 Mo / s et 250 Mb / s si vous regardez le haut de gamme du marché.

M typique.2 SSD PCIe, comme ceux trouvés dans les ordinateurs portables de milieu de gamme, offrent 2.5 à 3.5 Go / s. Le dernier m.2 PCIe SSDS obtiennent près de 8 Go / s, ce qui est une quantité ahurissante de données. Les vitesses d'écriture séquentielles sont généralement un peu plus lentes que les vitesses de lecture, mais les données volent à un rythme énorme dans les deux sens.

Il ne s'agit pas seulement de vitesses de transfert, non plus. Les disques durs mécaniques ont besoin de temps à faire tourner les plateaux et à déplacer les têtes d'entraînement en place. Trouver le bon endroit sur le plateau pour une demande de données est connu sous le nom de «recherche de temps». Pour les SSD, ce numéro de latence est effectivement nul.

SSD peut lire instantanément les données de n'importe quel emplacement dans ses cellules de mémoire et même le faire en parallèle. Peu importe la façon dont vous le coupez, les SSD sont dans un univers de performance différent de même les meilleurs disques durs mécaniques, peu importe la façon dont vous le coupez.

Lors de la mise à niveau du disque dur d'un ordinateur en SSD, vous ressentez des temps de démarrage beaucoup plus rapides et une réactivité du système très accrocheur. Simplement parce que votre processeur n'a jamais à attendre les données de vos lecteurs de stockage. C'est une façon fantastique de donner un ancien système Windows New Life.

Les SSD sont durables

Les SSD sont à peu près aussi durables que tout autre composant à l'état solide comme un CPU ou un RAM sans pièces mobiles. À moins qu'une vague de puissance ne les détruise, ils devraient fonctionner indéfiniment ou du moins tant que l'ordinateur reste utile pour vous. La mémoire flash est également très résistante aux dégâts d'impact, contrairement aux disques durs qui sont facilement détruits s'ils tombent, surtout pendant que les plateaux tournent.

Cette durabilité les rend parfaits pour les ordinateurs portables, et c'est pourquoi les ultrabooks tels que l'Apple MacBook Air, l'iMac et d'autres membres de la famille d'ordinateurs Mac ont des SSD intégrés haute performance.

La «durabilité» dans ce cas ne fait pas référence au phénomène de l'usure SSD, que nous couvrons dans la liste des inconvénients ci-dessous.

Les SSD ne souffrent pas de fragmentation

Les fragments de données sont un vrai problème sur les disques durs. Cela se produit lorsque de nouvelles données sont écrites dans le premier espace disponible sur le lecteur. Ainsi, un fichier ou un ensemble donné de fichiers connexes peut faire disperser leurs données sur toute la zone du plateau physique du lecteur.

Cela détruit les vitesses de lecture séquentielles et ajoute une tonne de temps de recherche parce que les têtes d'entraînement volent partout pour trouver toutes les parties d'un fichier. Les SSD, en raison de leur nature même, ne souffrent pas de fragmentation. Ce n'est pas que les fichiers ne sont pas fragmentés. C'est juste que cela n'a pas d'importance car il n'y a pas de pièces mobiles et pas de temps pour parler de.

La défragmentage met juste une usure inutile sur le lecteur. Si vous voulez en savoir un peu plus sur la fragmentation SSD, lisez si vous défragissez un SSD?

Les SSD sont silencieux

Les disques durs sont bruyants! Le bourdonnement du moteur, le whoosh du disque, les sons de clic des têtes de lecteur se déplaçant d'avant en arrière - cela a été le bruit de fond des utilisateurs d'ordinateurs au fil des décennies.

Les SSD, en revanche, ne font aucun bruit du tout. Cela peut sembler un avantage trivial, mais les composants informatiques bruyants sont ennuyeux. Dans certains cas d'utilisation, tels que les ordinateurs utilisés pour l'enregistrement sonore, les niveaux sonores sont essentiels. Il y a eu des disques durs coûteux avec des montages et des conceptions spéciaux qui ont essayé de freiner le bruit du disque dur, mais avec les SSD, le problème est complètement résolu.

C'est pourquoi nous pouvons maintenant avoir un ordinateur comme l'Apple M1 MacBook Air, qui n'a pas de ventilateurs et pas de disque dur mécanique. L'ordinateur entier est à l'état solide et ne fait donc aucun bruit!

Les SSD sont petits et économes en puissance

Les SSD prennent beaucoup moins d'espace que les disques durs, et ils ont besoin de beaucoup moins de puissance pour travailler. Cela signifie que nous pouvons avoir des ordinateurs, des tablettes, des smartphones et d'autres appareils électroniques plus petits et plus minces.

Les SSD peuvent aller presque entièrement pour dormir lorsqu'ils ne sont pas utilisés, et, contrairement aux disques durs, ils peuvent passer en mode haute performance presque instantanément. Pris dans son ensemble, la consommation d'énergie SSD est particulièrement importante pour obtenir une meilleure durée de vie de la batterie à partir d'ordinateurs mobiles et d'autres gadgets qui les utilisent. Les dispositifs électromécaniques ont simplement besoin de plus d'énergie que les appareils à semi-conducteurs pour fonctionner.

Les SSD peuvent réduire les tailles d'installation

Les SSD peuvent réduire les tailles d'installation de certaines applications, en particulier les jeux vidéo. Lorsque les applications s'appuient rapidement sur les données dans la mémoire, les développeurs peuvent dupliquer les informations à plusieurs emplacements sur le plateau du disque dur. Cela réduit les temps de recherche parce que les têtes d'entraînement sont toujours proches d'une copie des données dont elle a besoin. C'est une astuce intelligente, mais cela se fait au détriment de l'espace de stockage.

Les applications conçues pour les SSD n'ont pas du tout besoin de le faire. Étant donné que le SSD n'a pratiquement aucune latence et peut lire immédiatement les données de n'importe où sur le lecteur, une seule copie des données doit être présente.

Des consoles comme la PlayStation 5 ont déjà montré à quel point les SSD peuvent réduire les tailles d'installation, en particulier combinées à la compression, ce qui nous amène à l'avantage suivant.

Les SSD peuvent être accélérés

Si vous pensiez que les SSD étaient déjà très rapides, vous pourriez accélérer ces disques pour des numéros de performance vraiment à grande vitesse. Tout cela grâce à la technologie de compression. Les données sont stockées sur le SSD sous une forme fortement compressée. Lorsque les informations sont demandées, elle est décompressée en temps réel, amplifiant efficacement les vitesses de transfert de données brutes du SSD.

La seule prise est que vous avez besoin d'un processeur puissant pour décompresser, mais les SSD n'incluent actuellement pas un tel processeur. Il s'avère que les GPU sont excellents pour faire ce type de travail, donc en utilisant des API logicielles (interface du programmeur d'application) telles que DirectStorage de Microsoft et RTX IO de NVIDIA, les générations récentes de GPU peuvent accélérer non seulement les graphiques 3D mais les performances SSD également également.

Les inconvénients des SSD

Les SSD ont de nombreux attributs souhaitables, mais la technologie n'est pas parfaite. Certains aspects de la possession des SSD ne sont pas aussi agréables que nous aimerions.

Les SSD sont plus chers

Les disques durs ont tellement baissé de prix et ont augmenté la quantité de données qu'ils peuvent stocker à des niveaux de densité insensés. Le résultat est qu'un gigaoctet de données de disque dur coûte beaucoup moins que même le Flash Nand le moins cher.

Les prix des SSD ont chuté précipitamment au cours des dernières années, mais les gens utilisent généralement des SSD relativement petits dans la gamme de 256 Go à 512 Go. Les SSD sont réservés aux applications et aux systèmes d'exploitation, tandis que les disques durs ont toujours un stockage de masse pour les fichiers multimédias ou les applications qui ne bénéficient pas des vitesses SSD.

La bonne nouvelle est que, comme toutes les technologies de semi-conducteurs, la densité des transistors et les processus de fabrication sont susceptibles de montrer une tendance exponentielle conduisant à un coût plus faible et à des quantités plus importantes d'espace. Pour l'instant, la plupart des budgets nécessitent un mélange de stockage SSD et disque dur.

Les SSD peuvent s'use

Alors que les SSD sont très durables et peuvent résister à plus de punition que les disques durs, tout en ayant une vie opérationnelle plus longue, ils souffrent d'usure. L'usure des SSD se produit parce que les SSD écrivent sur les cellules de mémoire est destructrice. Chaque fois qu'un peu est écrit dans une cellule de mémoire SSD, il perd sa capacité à tenir une charge un peu.

Au fil du temps, les écritures répétées dans une cellule rendent inopérable. Les SSD SLC peuvent gérer les écritures les plus répétées avant de faire frire une cellule donnée, mais les cellules MLC, TLC et QLC sont plus vulnérables, dans cet ordre. Les premiers SSD à la consommation pourraient mourir de façon alarmante bientôt, mais aujourd'hui, les disques ont des stratégies telles que le nivellement des usages et le surprovisation pour étendre l'endurance d'écriture du SSD.

L'usure SSD est un sujet complexe, alors jetez un œil à tout ce que vous devez savoir sur l'usure et la déchirure des SSD pour une discussion approfondie.

Les SSD peuvent avoir une pourriture rapide

Toutes les formes de stockage de données finissent par succomber à bit. Cela se produit lorsque le milieu de stockage se dégrade tellement qu'il ne peut plus tenir les données sous une forme lisible.

Différents médias se font pourrir pour diverses raisons, mais les disques durs peuvent être stockés pendant des décennies sans que la pourriture soit un problème. Les SSD, en revanche, peuvent potentiellement perdre leurs données après seulement quelques années de stockage. Cela se produit en raison de la dégradation de la couche isolante qui maintient la charge dans chaque cellule de mémoire. Si le montant s'échappe, la cellule est vide et ne contient aucune donnée!

Il semble que la pourriture des bits se produit plus rapidement si les SSD sont conservés dans un environnement trop chaud, mais de toute façon, ils ne sont probablement pas le meilleur choix pour stocker des données dans un tiroir quelque part.

La récupération des données SSD est difficile à impossible

Il y a une industrie sophistiquée construite autour de l'art de récupérer les données à partir de disques durs mécaniques. Si vous avez suffisamment d'argent à dépenser, vous pouvez même récupérer des données à partir de disques qui ont été brisés, car un spécialiste reconstruit littéralement le lecteur des pièces.

À un niveau plus banal, vous pouvez récupérer des données qui ont été accidentellement supprimées car les disques durs ne suppriment pas les données physiques lorsque vous les supprimez sous Windows ou un autre système d'exploitation. Au lieu de cela, cette zone du disque est simplement marquée pour être écrasée. Tant que l'écrasement ne s'est pas encore produit, vous pouvez le récupérer à l'aide d'un logiciel spécial.

Les SSD rendent presque impossible de récupérer quoi que ce soit si le lecteur est endommagé ou si les fichiers sont supprimés. Si un disque dur est endommagé par une surtension électrique, vous pouvez toujours le reconstruire avec une nouvelle électronique de lecteur, mais comme un SSD est entièrement électrique, toute la mémoire pourrait être frite.

Cela n'aide pas non plus que les SSD ont des contrôleurs sophistiqués qui font beaucoup de choses avec les systèmes d'exploitation de données physiques qu'ils ne connaissent pas. Par exemple, la commande de garniture utilisée par SATA SSDS supprime préemptivement les cellules de mémoire qui ont été marquées pour la suppression pour accélérer le processus d'écriture de nouvelles données. Donc l'astuce undelete ne fonctionnera pas sur eux!

L'avenir est à l'état solide

Bien que les SSD ne soient pas parfaits, ils représentent un tel saut dans les performances du lecteur de stockage que leur domination éventuelle du marché du stockage semble inévitable. Au fil du temps, nous nous attendons à ce que même les SSD SLC baissent en prix, tandis que les types de SSD moins durables deviendront encore plus intelligents lorsqu'il s'agit de limiter l'usure.

La technologie du disque dur avait également sa juste part de problèmes dans les premiers jours, mais nous avons le sentiment que tous les problèmes que les SSD ont encore seront résolus en un temps record.