SSD ทำงานอย่างไร และเหตุใดจึงเปลี่ยนโฉมพีซีของคุณ

หากคุณใช้คอมพิวเตอร์มาหลายปีแล้ว คุณคงเคยได้ยินประโยคที่ว่า "ใส่ SSD แล้วเครื่องจะเร็วขึ้น" มานับพันครั้งแล้ว และมันก็เป็นความจริง: การเปลี่ยนจากฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกไปเป็น SSD นับเป็นการอัพเกรดที่ยอดเยี่ยมที่สุดอย่างหนึ่งที่คุณสามารถทำได้ สามารถใช้งานได้กับพีซีหรือแล็ปท็อปทุกเครื่อง แม้ว่าจะเป็นเครื่องเก่าก็ตาม

อย่างไรก็ตาม การทำความเข้าใจเบื้องหลังความมหัศจรรย์นั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่งโดยสิ้นเชิง SSD คืออะไรกันแน่? กระบวนการทำงานภายในเป็นอย่างไร มีประเภทใดบ้าง และความจริงเกี่ยวกับการ "ใช้จ่ายเงิน" ในการซื้อโฉนดที่ดินคืออะไรเราจะอธิบายทุกอย่างทีละขั้นตอนอย่างละเอียด แต่ใช้ภาษาที่เข้าใจง่าย เพื่อให้คุณรู้ว่าคุณกำลังซื้ออะไร ทำไมมันถึงเร็วมาก และสิ่งที่คุณควรคำนึงถึง

หน่วยความจำในพีซี: แคช, แรม และพื้นที่จัดเก็บข้อมูล

ก่อนที่เราจะเจาะลึกเรื่อง SSD เราควรทบทวนวิธีการจัดระเบียบหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์เสียก่อน เพราะว่า หน่วยความจำแต่ละประเภทมีบทบาทที่แตกต่างกันในการทำงาน.

ที่จุดสูงสุดของพีระมิดคือ หน่วยความจำแคชของโปรเซสเซอร์มันมีขนาดเล็กมาก แต่เร็วมาก มันถูกรวมเข้าไว้ในซีพียูเอง และเส้นทางไฟฟ้าสั้นมาก ดังนั้นการเข้าถึงจึงวัดได้ในระดับนาโนวินาที อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมันเล็กมาก... ข้อมูลดังกล่าวถูกเขียนทับอย่างต่อเนื่องด้วยข้อมูลที่ใช้บ่อยที่สุดในขณะนั้น.

ถัดลงมาอีกหนึ่งขั้น เรามี... แรมนอกจากนี้ RAM ยังทำงานได้เร็วมาก (แม้จะช้ากว่าแคช) และใช้ในการโหลดระบบปฏิบัติการ โปรแกรม และกระบวนการที่กำลังทำงานอยู่ RAM คือหน่วยความจำแบบเข้าถึงแบบสุ่ม แต่... มันไม่เสถียร: เมื่อคุณปิดอุปกรณ์ ทุกอย่างในนั้นจะหายไป.

และในที่สุดก็มี หน่วยจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่: HDD หรือ SSDนี่คือที่ที่ Windows, Linux หรือ macOS จัดเก็บข้อมูลเกม แอปพลิเคชัน เอกสาร รูปภาพ เพลง วิดีโอ ข้อมูลสำรอง ฯลฯ อย่างถาวร มันทำงานช้ากว่า RAM มาก แต่จะเก็บข้อมูลไว้ได้แม้ไฟดับ

ความแตกต่างของความเร็วระหว่างชั้นเหล่านี้รุนแรงมาก: แคชและ RAM เคลื่อนที่ในระดับนาโนวินาทีในขณะที่ฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกทั่วไปทำงานในระดับมิลลิวินาที ความแตกต่างอย่างมากนี้หมายความว่า ในหลายๆ ระบบ ปัญหาคอขวดที่แท้จริงไม่ได้อยู่ที่โปรเซสเซอร์ แต่เป็นฮาร์ดไดรฟ์ นั่นคือจุดที่ SSD เข้ามาช่วยแก้ไขสถานการณ์: มันช่วยลดเวลาในการโหลดลงอย่างมากและทำให้ทุกอย่าง "รู้สึก" คล่องตัวขึ้นมาก.

SSD คืออะไรกันแน่?

ไดรฟ์โซลิดสเตท หรือ SSD (ไดรฟ์โซลิดสเต) คือ อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบไม่ลบเลือนที่ใช้ชิปหน่วยความจำแฟลชมันไม่มีชิ้นส่วนกลไกที่เคลื่อนไหวได้ มันทำหน้าที่เหมือนกับฮาร์ดไดรฟ์ คือเก็บข้อมูลไว้ในระยะยาว

แทนที่จะใช้แผ่นดิสก์และหัวอ่านแบบหมุนเหมือนใน HDD นั้น SSD ประกอบด้วยแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีหน่วยความจำแฟลช NAND ตัวควบคุม และในหลายกรณีจะมีชิป DRAM ขนาดเล็กเป็นแคชภายในด้วย หน่วยความจำ NAND นี้ช่วยให้สามารถเก็บรักษาข้อมูลได้แม้ว่าอุปกรณ์จะปิดอยู่ก็ตามโดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่หรือแหล่งพลังงานเพิ่มเติม

ในเชิงตรรกะแล้ว ระบบปฏิบัติการมองเห็น SSD เหมือนกับฮาร์ดไดรฟ์: อุปกรณ์ที่คุณสามารถสร้างพาร์ติชั่น ฟอร์แมต และอ่านหรือเขียนไฟล์ได้ความแตกต่างอยู่ที่วิธีการจัดการข้อมูลภายในองค์กร และเหนือสิ่งอื่นใด คือความเร็วในการดำเนินงานทุกอย่าง

วิธีการทำงานของ SSD ภายใน

หัวใจสำคัญของ SSD สมัยใหม่คือ... หน่วยความจำแฟลช nandหน่วยความจำนี้ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ชนิดพิเศษนับล้านตัวที่เรียกว่า ทรานซิสเตอร์แบบฟล็อมมิ่งเกตจัดเรียงในลักษณะคล้ายเมทริกซ์

โครงสร้างพื้นฐานแบ่งออกเป็นสามระดับ: เซลล์ หน้า และบล็อกแต่ละเซลล์จะเก็บข้อมูลตั้งแต่หนึ่งบิตขึ้นไป กลุ่มของเซลล์จะรวมกันเป็นหนึ่งหน้า และกลุ่มของหน้าหลายๆ หน้าจะรวมกันเป็นหนึ่งบล็อก โดยทั่วไปแล้ว หน้าเว็บหนึ่งหน้าอาจมีขนาดระหว่าง 2 KB ถึง 16 KB และบล็อกหนึ่งบล็อกสามารถรวมหน้าเว็บได้หลายร้อยหน้าดังนั้นขนาดบล็อกทั้งหมดจึงวัดได้เป็นร้อยกิโลไบต์หรือไม่กี่เมกะไบต์

ในเซลล์เหล่านี้ ข้อมูลจะถูกแทนด้วยประจุไฟฟ้า: เมื่อทรานซิสเตอร์ถูกชาร์จ จะถือว่ามีค่าหนึ่ง (เช่น 0) และเมื่อคายประจุ จะมีค่าตรงกันข้าม (1)โครงสร้างไบนารีนั้นเป็นพื้นฐานของข้อมูลทั้งหมดที่เราจัดเก็บ

ประเด็นสำคัญคือ ต่างจาก RAM เซลล์เหล่านี้สามารถคงสภาพเดิมได้โดยไม่ต้องอาศัยพลังงานกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ แม้คุณจะปิดพีซีแล้ว SSD ก็ยังคงจดจำตำแหน่งที่ตั้งของเอกสาร ระบบปฏิบัติการ หรือเกมที่บันทึกไว้ได้

อ่านและเขียนข้อมูลลงใน SSD

เมื่อระบบปฏิบัติการร้องขอข้อมูลจากไดรฟ์นั้น ตัวควบคุม SSD จะค้นหาเซลล์ที่ตรงกันภายในตารางของบล็อกและเพจ และอ่านสถานะทางไฟฟ้า ข้อมูลนั้นจะถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะตีความข้อมูลนั้นเป็นไฟล์ ไลบรารี รหัสที่สามารถเรียกใช้งานได้ ฯลฯ

การเขียนนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อย: SSD สามารถเขียนข้อมูลได้เฉพาะลงในหน้าว่างเท่านั้นพวกเขาไม่สามารถเขียนทับข้อมูลในหน้าเว็บโดยตรงได้ พวกเขาต้องลบบล็อกทั้งหมดที่หน้าเว็บนั้นเป็นส่วนหนึ่งอยู่ก่อน

แล้วตัวควบคุมทำหน้าที่อะไร? เมื่อข้อมูลบางส่วนในบล็อกไม่จำเป็นอีกต่อไป (ตัวอย่างเช่น เพราะคุณลบไฟล์ หรือข้อมูลถูกเขียนทับในพื้นที่อื่น) ทำเครื่องหมายหน้าเหล่านั้นว่าไม่ถูกต้องต่อมา เมื่อมีหน้าข้อมูลที่ "สกปรก" มากพอในบล็อกเดียวกัน ตัวควบคุมจะคัดลอกหน้าข้อมูลที่ถูกต้องไปยังบล็อกอื่น ลบบล็อกเดิมในทันที และเตรียมบล็อกใหม่ให้พร้อมด้วยหน้าข้อมูลที่สะอาดสำหรับการเขียนข้อมูลในอนาคต

กระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นโดยที่ผู้ใช้มองไม่เห็น จากภายนอก เราเห็นเพียงว่าไฟล์ถูกบันทึก "ทันที" แต่เบื้องหลัง ตัวควบคุมกำลังจัดเรียงบล็อกใหม่ ย้ายข้อมูล และอื่นๆ ใช้ขั้นตอนวิธีปรับสมดุลการสึกหรอเพื่อให้เซลล์ทั้งหมดถูกใช้งานอย่างสมดุล.

ทำไมถึงบอกว่า SSD "เสื่อมสภาพ"?

แต่ละเซลล์หน่วยความจำ NAND รองรับจำนวนรอบการเขียนและการลบที่จำกัด ในการเขียนโปรแกรมใหม่แต่ละครั้ง โครงสร้างทางไฟฟ้าของเซลล์เสื่อมสภาพลงเล็กน้อย และต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพื่อเปลี่ยนสถานะของมัน ถึงจุดหนึ่งเซลล์นั้นจะไม่สามารถเขียนข้อมูลลงไปได้อย่างน่าเชื่อถืออีกต่อไปและถือว่าหมดสภาพแล้ว

เพื่อลดผลกระทบนี้ SSD รุ่นใหม่ๆ จึงได้รวมเอาเทคนิคหลายอย่างไว้ด้วย: การปรับระดับการสึกหรอ การจัดเตรียมเซลล์สำรองเกินความจำเป็น รหัสแก้ไขข้อผิดพลาด (ECC) การจัดการบล็อกที่ชำรุดอย่างชาญฉลาดเป็นต้น นอกจากนี้ ผู้ผลิตยังเพิ่มความจุทางกายภาพมากกว่าที่จัดสรรให้กับผู้ใช้ เพื่อทดแทนเซลล์ที่เสื่อมสภาพ

ในทางปฏิบัติ ในการใช้งานทั่วไปบนเดสก์ท็อปหรือการเล่นเกม เป็นไปได้ยากมากที่ผู้ใช้ตามบ้านจะใช้ SSD จนหมดก่อนที่จะเลิกใช้พีซีเครื่องนั้นมีการทดสอบความทนทานต่อความเครียดในที่สาธารณะ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าฮาร์ดไดรฟ์บางรุ่นสามารถทนต่อการเขียนข้อมูลได้มากกว่า 2 เพตาไบต์ ซึ่งเป็นปริมาณข้อมูลที่คนทั่วไปต้องใช้เวลาหลายสิบปีในการเขียนภายใต้สภาวะการใช้งานจริง

ประเภทของหน่วยความจำ NAND: SLC, MLC, TLC และ QLC

ส่วนสำคัญอย่างหนึ่งที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของ SSD คือ ประเภทของเซลล์ NAND ที่ใช้เทคโนโลยีที่ใช้จะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับจำนวนบิตที่แต่ละเซลล์สามารถจัดเก็บได้

SLC (เซลล์ระดับเดียว) แต่ละเซลล์สามารถเก็บข้อมูลได้เพียง 1 บิต (สองสถานะที่เป็นไปได้) ซึ่งหมายความว่ามีช่วงความคลาดเคลื่อนทางไฟฟ้าค่อนข้างกว้าง ความเร็วในการอ่านและเขียนข้อมูลสูงมาก และมีความทนทานสูงเป็นพิเศษปัญหาอยู่ที่ต้นทุน: การจัดเก็บข้อมูลน้อยลงบนชิปซิลิคอนขนาดเดียวกัน ทำให้ความจุต่อชิปต่ำ และราคาต่อกิกะไบต์พุ่งสูงขึ้น ปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้จึงถูกสงวนไว้ใช้เฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีความสำคัญสูงเท่านั้น

MLC (เซลล์หลายระดับ) หน่วยความจำชนิดนี้เก็บข้อมูลได้ 2 บิตต่อเซลล์ (สี่สถานะ) มีความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูลมากกว่า SLC รักษาประสิทธิภาพที่ดีและมีอายุการใช้งานยาวนาน แม้ว่า... มีโอกาสผิดพลาดน้อยกว่าและมีความต้านทานน้อยกว่าเล็กน้อยมันเป็นมาตรฐานในกลุ่มสินค้าระดับกลางถึงระดับสูงมานานหลายปีแล้ว

TLC (เซลล์ระดับสาม) แต่ละเซลล์เก็บข้อมูลได้ 3 บิต (แปดสถานะ) ในที่นี้ ความจุเพิ่มขึ้นและต้นทุนลดลง แลกมาด้วยข้อเสียบางประการ ความต้านทานต่ำกว่าและเวลาในการเขียนค่อนข้างละเอียดอ่อนกว่าถึงกระนั้นก็ตาม ด้วยไดรเวอร์และเฟิร์มแวร์ที่ดี ปัจจุบันนี้ถือเป็นตัวเลือกที่สมดุลที่สุดในแง่ของการใช้พลังงาน กล่าวคือ มีราคาที่สมเหตุสมผล ประสิทธิภาพที่ดี และอายุการใช้งานที่ยาวนานเกินพอสำหรับผู้ใช้ทั่วไป

QLC (เซลล์ระดับ Quad) เทคโนโลยีนี้เพิ่มความหนาแน่นสูงสุดด้วย 4 บิตต่อเซลล์ (สิบหกสถานะ) ซึ่งช่วยให้ SSD ราคาถูกมาก ความจุสูง เหมาะสำหรับการจัดเก็บข้อมูลที่ไม่เปลี่ยนแปลงบ่อยนักอย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือความทนทานต่อการเขียนข้อมูลค่อนข้างจำกัด จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการจัดเก็บข้อมูลแบบ "เย็น" การสำรองข้อมูลในเครื่อง หรือคลังข้อมูลที่อ่านบ่อยและเขียนไม่บ่อยนัก

นอกเหนือจากทั้งหมดนี้แล้ว ตลาดปัจจุบันส่วนใหญ่ยังใช้... 3D NANDโดยการเรียงเซลล์เป็นชั้นๆ ในแนวตั้งภายในชิป ยิ่งมีชั้นเซลล์มากเท่าไหร่... เพิ่มความจุต่อชิปโดยไม่ต้องลดขนาดทางกายภาพของแต่ละเซลล์ลงมากนักซึ่งช่วยเพิ่มความอดทนได้ด้วย

อินเทอร์เฟซและรูปแบบ: SATA, PCIe, NVMe และ M.2

นอกเหนือจากหน่วยความจำแล้ว ประสิทธิภาพของ SSD ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ อีกด้วย วิธีการเชื่อมต่อกับเมนบอร์ด และโปรโตคอลที่ใช้ในการสื่อสารกับระบบปฏิบัติการ.

SSD SATA แบบ "คลาสสิก"

ไดรฟ์โซลิดสเตทตัวแรกๆ ที่ได้รับความนิยมในหมู่ประชาชนทั่วไป พวกเขาใช้พอร์ต SATA ซึ่งเป็นพอร์ตเดียวกับฮาร์ดไดรฟ์ขนาด 2,5 และ 3,5 นิ้วสิ่งนี้ช่วยให้การเปลี่ยนผ่านง่ายขึ้น เพราะคุณสามารถถอด HDD ออกและติดตั้ง SSD ลงในขั้วต่อเดียวกันได้โดยไม่ยุ่งยากไปกว่าการขันสกรูเข้าไป

มาตรฐานที่แพร่หลายที่สุดคือ SATA III ซึ่งมีความเร็วสูงสุดตามทฤษฎีที่ 6 Gbps (ประมาณ 600 MB/s) หมายความว่า แม้ว่าหน่วยความจำแฟลชภายในจะสามารถเร็วกว่านี้ได้ก็ตาม ตัวอินเทอร์เฟซเองทำหน้าที่เป็นตัวจำกัดความเร็วถึงกระนั้น เมื่อเทียบกับฮาร์ดดิสก์แบบ HDD แล้ว การพัฒนาในด้านเวลาในการเข้าถึงและการประมวลผลแบบสุ่มก็ถือว่าน่าทึ่งมากแล้ว

ปัจจุบัน SSD แบบ SATA ยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีมาก หากคอมพิวเตอร์ของคุณไม่มีช่องเสียบที่ทันสมัย ​​หรือหากคุณกำลังมองหา SSD รุ่นใหม่ เป็นการพัฒนาที่ยอดเยี่ยมเมื่อเทียบกับฮาร์ดดิสก์แบบเดิม แต่ไม่ต้องเสียเงินมากเกินไปเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งระบบปฏิบัติการและแอปพลิเคชันบนคอมพิวเตอร์ที่บ้านและที่ทำงาน

โปรโตคอล PCIe และ NVMe

เพื่อให้สามารถใช้ประโยชน์จากความเร็วของหน่วยความจำแฟลชได้อย่างแท้จริง จึงได้มีการนำเทคโนโลยีใหม่มาใช้: เชื่อมต่อ SSD เข้ากับช่อง PCI Express โดยตรง และใช้โปรโตคอล NVMe (Non-Volatile Memory Express)ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับหน่วยความจำแฟลช

ไดรฟ์ PCIe รุ่นแรกๆ มาในรูปแบบการ์ด คล้ายกับการ์ดจับภาพหรือตัวควบคุมเพิ่มเติม และเสียบเข้ากับสล็อต PCIe บนเมนบอร์ดโดยตรง ต่อมา การเชื่อมต่อแบบเดียวกันนี้ได้รับการย่อขนาดลงเป็นรูปแบบต่างๆ เช่น U.2 หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่ง M.2

ด้วย PCIe 3.0 x4 ทำให้ NVMe SSD สามารถ ความเร็วในการอ่านเกิน 3.000 MB/s ได้อย่างสบายๆและด้วย PCIe 4.0 x4 ปัจจุบันมีรุ่นต่างๆ ที่สามารถทำความเร็วในการรับส่งข้อมูลแบบต่อเนื่องได้ถึง 7.000 MB/s หรือสูงกว่านั้น ยิ่งไปกว่านั้น ความหน่วงยังต่ำกว่ามาก และโปรโตคอลนี้ได้รับการออกแบบมาให้จัดการกับคิวอินพุต/เอาต์พุตจำนวนมากพร้อมกัน ทำให้เหมาะสำหรับงานหนักๆ

รูปแบบ M.2: เล็กแต่ทรงพลัง

ตัวเชื่อมต่อ M.2 ปัจจุบัน SSD กลายเป็นมาตรฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเมนบอร์ดสมัยใหม่ ทั้งสำหรับคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะและแล็ปท็อป มันเป็นช่องเสียบแบนๆ ที่เสียบ "การ์ด" SSD ขนาดเล็ก ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับโมดูล RAM ที่ยาวกว่าปกติ

จุดเด่นของ M.2 คือ... รองรับทั้งไดรฟ์ SATA และ PCIe/NVMeประสิทธิภาพอาจแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับการต่อสายของพอร์ตและรุ่นของ SSD แม้ภายนอกจะดูเหมือนกัน แต่ประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง: ไดรฟ์ M.2 SATA มีความเร็วสูงสุดประมาณ 550 MB/s ในขณะที่ไดรฟ์ M.2 NVMe บน PCIe 4.0 สามารถให้ความเร็วได้มากกว่าถึงสิบเท่า

ดังนั้น เมื่อซื้อ SSD แบบ M.2 จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคอย่างละเอียดถี่ถ้วน: แค่ระบุว่า "M.2" อย่างเดียวไม่พอ คุณต้องดูด้วยว่าเป็น SATA หรือ NVMe และใช้ PCIe เวอร์ชันอะไรในระดับรูปแบบทางกายภาพก็มีความยาวที่แตกต่างกันเช่นกัน (2280, 22110 เป็นต้น) ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าการ์ดนั้นจะสามารถบรรจุหน่วยความจำได้มากแค่ไหน

ข้อดีที่แท้จริงของการใช้ SSD

การเปลี่ยนจากฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกเป็นไดรฟ์โซลิดสเตทนั้นเห็นผลได้ชัดเจนตั้งแต่การเปิดเครื่องครั้งแรก นี่ไม่ใช่การปรับปรุงเล็กน้อยแต่อย่างใด: มันเหมือนกับการเปลี่ยนรถเก่าเป็นรถใหม่โดยไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องยนต์.

ความแตกต่างที่สำคัญประการแรกคือ ความเร็วในการบูตระบบปฏิบัติการจากเดิมที่คุณต้องเสียเวลาครึ่งนาทีหรือมากกว่านั้นในการจ้องมองโลโก้ Windows ด้วย SSD เดสก์ท็อปจะปรากฏขึ้นในไม่กี่วินาที และคอมพิวเตอร์ก็พร้อมใช้งานได้เกือบจะในทันที

นอกจากนี้ยังสังเกตได้ชัดเจนใน พิธีเปิดโปรแกรมและเกมต่างๆโปรแกรมชุด Office, เว็บเบราว์เซอร์, โปรแกรมตัดต่อวิดีโอ, IDE สำหรับเขียนโปรแกรม, โปรแกรมเปิดเกม... ทุกอย่างเปิดเร็วขึ้นมาก และหน้าจอโหลดภายในเกมก็สั้นลงอย่างเห็นได้ชัด

ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ ความทนทานต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนเนื่องจากไม่มีจานหมุนหรือหัวพิมพ์ที่ตั้งอยู่ห่างกันในระดับไมครอน SSD ทนต่อการเคลื่อนไหวอย่างกะทันหันได้ดีกว่ามากสิ่งนี้สำคัญมากในแล็ปท็อปและเครื่องเล่นเกม และยังช่วยลดความเสี่ยงของการสูญเสียข้อมูลจากการกระแทกเล็กน้อยอีกด้วย

ทั้งหมดนี้มาพร้อมกับการใช้พลังงานที่ต่ำลง (เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ในแล็ปท็อป) ลดการเกิดความร้อนและการทำงานเงียบสนิทเสียงหึ่งๆ และเสียง "ขูด" ที่มักเกิดขึ้นกับฮาร์ดไดรฟ์ขณะทำงานนั้นหายไปแล้ว

ข้อเสียและข้อจำกัดของไดรฟ์ SSD

มันไม่ได้ราบรื่นไปเสียทั้งหมด แม้ว่าราคา SSD จะลดลงอย่างมากแล้วก็ตาม ต้นทุนต่อกิกะไบต์ยังคงสูงกว่าฮาร์ดดิสก์แบบกลไกฮาร์ดไดรฟ์ยังคงเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อคุณต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลขนาดเทราไบต์ในราคาประหยัดสำหรับการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก

นอกจากนี้ ดังที่เราได้เห็นไปแล้ว เซลล์ NAND มีจำนวนรอบการเขียนที่จำกัดในทางปฏิบัติ ผมยืนยันว่านี่แทบจะไม่เป็นปัญหาในการใช้งานที่บ้าน แต่ในสภาพแวดล้อมที่มีการเขียนข้อมูลอย่างต่อเนื่อง (เซิร์ฟเวอร์ฐานข้อมูล ระบบบันทึกข้อมูลที่มีการใช้งานสูง ฯลฯ) คุณต้องเลือกขนาดไดรฟ์ให้เหมาะสมและเลือกเทคโนโลยีที่ทนทานกว่า (MLC, SLC หรือ SSD ระดับองค์กร)

อีกประเด็นสำคัญคือ หาก SSD เกิดความเสียหายกะทันหันในระดับคอนโทรลเลอร์หรือเฟิร์มแวร์ การกู้คืนข้อมูลอาจมีความซับซ้อนมากหรืออาจเป็นไปไม่ได้เลยไม่มีแผ่นดิสก์ให้ถอดหรือหัวอ่านให้ปรับตั้ง ข้อมูลมักถูกกระจายและเข้ารหัสภายใน นั่นเป็นเหตุผลว่าไม่ว่าคุณจะใช้ HDD หรือ SSD ก็ตาม การสำรองข้อมูลยังคงเป็นสิ่งจำเป็น.

ประเภทของ SSD ตามการใช้งานและการเชื่อมต่อ

หากคุณดูตลาดปัจจุบัน คุณจะเห็นว่าโดยพื้นฐานแล้วมี 3 กลุ่มหลักๆ ที่แบ่งตามอินเทอร์เฟซและรูปแบบ: SSD SATA ขนาด 2,5 นิ้ว, SSD M.2 SATA และ SSD M.2 PCIe/NVMeนอกจากนี้ยังมีรุ่น U.2 และการ์ด PCIe ด้วย แต่ในตลาดผู้บริโภคนั้น ส่วนใหญ่จะเน้นไปที่สามประเภทนี้เป็นหลัก

ลา SSD SATA ขนาด 2,5 นิ้ว ฮาร์ดไดรฟ์แบบ SATA เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการต่ออายุการใช้งานให้กับแล็ปท็อปหรือคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะที่มีเฉพาะพอร์ต SATA เท่านั้น ให้ความเร็วในการอ่านและเขียนข้อมูลแบบต่อเนื่องประมาณ 500-550 MB/s และความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลแบบสุ่มที่เร็วกว่าฮาร์ดไดรฟ์แบบ HDD มาก

ลา M.2 SATA SSD อุปกรณ์เหล่านี้ให้ประสิทธิภาพเทียบเท่ากับ SSD SATA ขนาด 2,5 นิ้ว แต่มีขนาดกะทัดรัดกว่า ไร้สาย และติดตั้งโดยตรงบนเมนบอร์ด โดยทั่วไปจะใช้ในแล็ปท็อปบางเฉียบและเดสก์ท็อปรุ่นใหม่ๆ ที่ไม่ต้องการความเร็วมากกว่าที่ SATA ให้มา

ลา SSD M.2 PCIe/NVMe นี่คือตัวเลือกที่สำคัญที่สุดเมื่อคุณมองหาสิ่งที่ดีที่สุด มันใช้ประโยชน์จาก PCI Express และโปรโตคอล NVMe เพื่อเพิ่มแบนด์วิดท์ จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับพีซีเกมระดับไฮเอนด์ เวิร์กสเตชันสำหรับการตัดต่อวิดีโอ การสร้างแบบจำลอง 3 มิติ วิทยาศาสตร์ข้อมูล AI และอื่นๆ อีกมากมาย

นอกจากนี้ ตลาดยังนำเสนอทั้งสองอย่าง หน่วยภายในและภายนอกฮาร์ดไดรฟ์ภายนอกโดยทั่วไปเชื่อมต่อผ่าน USB 3.x, USB-C, Thunderbolt หรือในบางกรณี eSATA มันทำงานได้ดีมากในฐานะอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบพกพาที่รวดเร็วสำหรับการขนส่งโปรเจกต์วิดีโอ คลังภาพ หรือเป็นไดรฟ์สำหรับสำรองข้อมูลอย่างรวดเร็ว

ปัจจัยสำคัญในการเลือกซื้อ SSD

หากคุณกำลังพิจารณาซื้อไดรฟ์โซลิดสเตท (SSD) คุณควรพิจารณามากกว่าแค่ราคาและความจุ มีปัจจัยทางเทคนิคหลายประการที่ส่งผลต่อประสบการณ์ในระยะยาว.

ด้านหนึ่งมี ความจุใน SSD ยิ่งมีพื้นที่มากเท่าไหร่ ตัวควบคุมก็ยิ่งมีอิสระในการกระจายการเขียนไปยังเซลล์ต่างๆ มากขึ้นเท่านั้น ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะหมายถึง... ประสิทธิภาพการทำงานที่ยั่งยืนดีขึ้นและอายุการใช้งานยาวนานขึ้นปัจจุบันนี้ พื้นที่เก็บข้อมูล 500 GB หรือ 1 TB ถือว่าเหมาะสมมากสำหรับฮาร์ดไดรฟ์หลัก

สิ่งที่สำคัญอีกอย่างคือ ความเร็วในการอ่านและเขียนแบบต่อเนื่อง (สำหรับการคัดลอกไฟล์ขนาดใหญ่) และเหนือสิ่งอื่นใดคือประสิทธิภาพการอ่าน/เขียนแบบสุ่มและจำนวน IOPS (การดำเนินการอินพุต/เอาต์พุตต่อวินาที) นั่นคือจุดที่ SSD สร้างความแตกต่างอย่างมากเมื่อเทียบกับ HDD ในการใช้งานประจำวัน

อย่าลืมตรวจสอบประเภทของหน่วยความจำ NAND (TLC, QLC ฯลฯ) ตัวควบคุม และการมีหรือไม่มีหน่วยความจำ DRAM ด้วย โดยทั่วไปแล้ว ฮาร์ดไดรฟ์ที่มี DRAM จะจัดการกับการโหลดแบบสุ่มและการจัดการเมตาเดต้าภายในได้ดีกว่าอย่างไรก็ตาม ยังมี SSD ที่ "ไม่มี DRAM" แต่ให้ประสิทธิภาพที่ดีได้ด้วยการแคชข้อมูลบนโฮสต์หรือคอนโทรลเลอร์ที่ได้รับการปรับแต่งมาเป็นอย่างดี

ความน่าเชื่อถือมักแสดงออกมาด้วยตัวชี้วัดต่างๆ เช่น TBW (เทราไบต์ที่เขียน), MTBF (เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว) หรือรอบ P/Eค่า TBW (Total Weighted Write) บอกคุณว่าคุณสามารถเขียนข้อมูลได้กี่เทราไบต์ก่อนที่จะถึงขีดจำกัดที่ออกแบบไว้ ยิ่งตัวเลขสูงเท่าไหร่ คุณก็ยิ่งมีพื้นที่เหลือมากขึ้นหากคุณจะใช้งานอย่างหนักหน่วง

สุดท้ายแล้ว มันให้คุณค่ากับ การรับประกันของผู้ผลิต (สาม ห้า หรือมากกว่านั้นในรุ่นระดับมืออาชีพ) การสนับสนุนคุณสมบัติต่างๆ เช่น การเข้ารหัสฮาร์ดแวร์ TRIM, ECC, AES-256, การจัดการพลังงานขั้นสูง และซอฟต์แวร์ที่มาพร้อมกับฮาร์ดไดรฟ์ (สำหรับคัดลอกข้อมูลจากฮาร์ดไดรฟ์เก่า ตรวจสอบสถานะ อัปเดตเฟิร์มแวร์ ฯลฯ)

ความแตกต่างระหว่าง SSD กับ HDD: นอกเหนือจากความเร็วแล้ว

ฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกประกอบด้วยแผ่นดิสก์หนึ่งแผ่นหรือมากกว่านั้นที่เคลือบด้วยวัสดุแม่เหล็ก ซึ่ง พวกมันหมุนด้วยความเร็วหลายพันรอบต่อนาที (5.400, 7.200, 10.000 รอบต่อนาที…) หัวอ่าน/เขียนจะเคลื่อนที่ไปบนแผ่นดิสก์เหล่านี้และสร้างสนามแม่เหล็กในบริเวณเล็กๆ เพื่อแสดงค่าศูนย์และหนึ่ง

กระบวนการทั้งหมดนั้นขึ้นอยู่กับ... การเคลื่อนไหวทางกายภาพที่แม่นยำมาก และจังหวะเวลาเชิงกลในการอ่านข้อมูล หัวอ่าน/เขียนจะต้องวางตำแหน่งตัวเองเหนือแทร็กที่ถูกต้อง และแผ่นดิสก์จะต้องหมุนจนกระทั่งเซกเตอร์ที่ต้องการผ่านไปด้านล่าง ซึ่งทำให้เกิดความหน่วงค่อนข้างสูงและอัตราการอ่าน/เขียนแบบสุ่มที่ไม่สูงนัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อดิสก์มีการแตกกระจายหรือเต็มมาก

คุณสมบัติเหล่านั้นไม่มีอยู่ใน SSD เลย: ตัวควบคุมเข้าถึงเซลล์ผ่านทางเส้นทางอิเล็กทรอนิกส์เวลาในการเข้าถึงข้อมูลเร็วขึ้นหลายพันเท่า ไม่จำเป็นต้องจัดเรียงข้อมูล และประสิทธิภาพการทำงานแบบสุ่มดีกว่ามาก ส่งผลให้ระบบทำงานได้อย่างราบรื่นอย่างเหลือเชื่อ แม้ว่าระบบจะเปิดไฟล์ขนาดเล็กจำนวนมากพร้อมกันก็ตาม

ในส่วนของฮาร์ดดิสก์แบบ HDD ข้อดีก็ยังคงชัดเจน: ราคาต่อกิกะไบต์ต่ำมาก ความจุมหาศาล และหน่วยความจำแม่เหล็กที่มีรอบการอ่านและการเขียนแทบไม่จำกัด ด้วยเหตุนี้ (ความล้มเหลวส่วนใหญ่มักเกิดจากการสึกหรอทางกลหรือการกระแทก) จึงยังคงเหมาะสมสำหรับการสำรองข้อมูลขนาดใหญ่ เซิร์ฟเวอร์ไฟล์ที่ไม่ได้ใช้งาน หรือคลังวิดีโอขนาดใหญ่

ดังนั้น ในปัจจุบัน วิธีที่พบได้บ่อยที่สุดคือการผสมผสานทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน: SSD ความเร็วสูงสำหรับระบบ โปรแกรม และเกม และ HDD ขนาดใหญ่สำหรับการจัดเก็บข้อมูลจำนวนมากวิธีนี้จะทำให้คุณได้สิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองอย่างโดยไม่ต้องเสียเงินมากมาย

เทคโนโลยีที่รองรับ: TRIM, ECC และบริษัท

เพื่อให้ SSD สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในระยะยาว ระบบปฏิบัติการและตัวไดรฟ์เองต้องทำงานร่วมกันโดยใช้เทคโนโลยีเพิ่มเติมอีกหลายอย่าง

TRIM นี่คือคำสั่งที่ระบบปฏิบัติการใช้แจ้งให้ SSD ทราบว่าบล็อกใดบ้างที่ไม่มีข้อมูลที่ถูกต้องอีกต่อไป (เช่น หลังจากลบไฟล์) ซึ่งช่วยให้ตัวควบคุมสามารถทำงานได้ เตรียมบล็อกเหล่านั้นไว้ล่วงหน้าสำหรับการเขียนในอนาคตโดยไม่ต้องทำการทำความสะอาดอย่างเร่งด่วนในเวลาที่ไม่เหมาะสมที่สุด ผลลัพธ์: การเขียนข้อมูลที่ไม่จำเป็นน้อยลง ประสิทธิภาพการทำงานที่ต่อเนื่องดีขึ้น และการสึกหรอที่น้อยลง

ลอส รหัสแก้ไขข้อผิดพลาด (ECC) พวกมันเป็นส่วนประกอบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง พวกมันช่วยในการตรวจจับและแก้ไขความเสียหายของบิตเล็กๆ ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในหน่วยความจำ NAND เมื่อเวลาผ่านไป หากไม่มีพวกมัน... ความสมบูรณ์ของข้อมูลจะถูกบิดเบือนไปนานก่อนที่เซลล์เหล่านั้นจะหมดอายุการใช้งาน.

ฟังก์ชันทั่วไปอื่นๆ ได้แก่ การเข้ารหัสฮาร์ดแวร์ด้วย AES-256 (เพื่อปกป้องความลับของข้อมูล) จึงมีการใช้ระบบตรวจสอบ SMART เพื่อติดตามการสึกหรอและอุณหภูมิ รวมถึงเทคนิคการแคชภายในที่แตกต่างกัน (เช่น การใช้ส่วนหนึ่งของ NAND TLC ในโหมด pseudo-SLC) เพื่อเร่งความเร็วในการเขียนข้อมูลชั่วคราว

ทั้งหมดนี้ได้รับการประสานงานกับระบบปฏิบัติการ ซึ่งก็มีการปรับตัวเช่นกัน: การจัดการ SSD เฉพาะใน Windows, Linux และ macOS รวมถึงการปิดใช้งาน งานการจัดเรียงข้อมูลแบบคลาสสิกการจัดแนวพาร์ติชันเป็นต้น ปัจจุบันนี้ ในระบบคอมพิวเตอร์ที่ค่อนข้างทันสมัย ​​การเชื่อมต่อ SSD แล้วปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ต้องกังวลอะไรนั้นแทบจะง่ายดายมาก เพราะระบบจะจัดการให้เองอย่างถูกต้อง

โดยสรุปแล้ว การเข้าใจวิธีการทำงานของ SSD จะช่วยให้เข้าใจได้ว่าทำไมประสิทธิภาพจึงดีขึ้นมาก และอะไรคือความแตกต่างเล็กน้อยที่อยู่เบื้องหลังวลีต่างๆ เช่น "SSD เสื่อมสภาพเร็ว" หรือ "HDD ใช้งานได้นานกว่า" ปัจจุบัน SSD ได้เปลี่ยนจากสินค้าฟุ่มเฟือยราคาแพงมาเป็นมาตรฐานที่ใช้กันทั่วไปในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่ต้องการทำงานได้อย่างราบรื่นในขณะที่ฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกถูกลดบทบาทลงเหลือเพียงงานจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ราคาประหยัดเท่านั้น