HDD, SSD?

Э. Бумбаяр

Багш

Компьютерын өгөгдөл хадгалах хоёр үндсэн төрөл болох Solid State Drive (SSD) болон Hard Disk Drive (HDD)-ийн тухай. Эдгээр нь таны үйлдлийн систем, программ хангамж, хувийн файлууд зэрэг бүх дижитал мэдээллийг хадгалах үүрэгтэй ч, ажиллах зарчим, гүйцэтгэл, өртөг, эдэлгээ зэрэг олон талаараа эрс ялгаатай билээ.

HDD (Hard Disk Drive)

HDD буюу Хатуу Диск нь олон арван жилийн турш ашиглагдаж ирсэн уламжлалт технологи юм. Үүнийг пянз тоглуулагчтай зүйрлэж болно. Дотор нь эргэлдэх соронзон диск болон тэрхүү диск дээгүүр хөдөлж мэдээллийг унших/бичих толгой гэсэн механик эд ангиудтай.

SSD (Solid State Drive)

SSD нь HDD-тэй харьцуулахад цоо шинэ технологи юм. Энэ нь дотроо ямар ч хөдөлгөөнтэй, механик эд анги агуулдаггүй. Үүний оронд бидний сайн мэдэх USB флаш шиг флаш санах ой ашигладаг.

Үндсэн ялгаа

Энгийнээр хэлбэл, энэхүү "электрон" ба "механик" гэсэн үндсэн ялгаа нь тэдний гүйцэтгэл, эдэлгээ зэрэг бүх шинж чанарыг тодорхойлдог гол хүчин зүйл юм.

HDD хэрхэн ажилладаг вэ?

HDD нь соронзон хадгалалт ашиглан дижитал өгөгдлийг хадгалж, сэргээдэг электрон-механик төхөөрөмж юм. Энэ нь нэг буюу хэд хэдэн соронзон материалаар бүрсэн, хурдан эргэлддэг хатуу дискүүдээс бүрддэг. 1950-иад оны дунд үеэс хойш компьютерт HDD-г ашиглаж ирсэн уламжлалт технологи юм.

HDD дотор соронзон бүрхүүлтэй эргэлддэг дискүүд (spinning platters) байдаг. Эдгээр диск бүр нь сегмент гэж нэрлэгддэг дугуй замтай байдаг. Эдгээр дискүүд дээр өгөгдлийг уншиж, бичдэг унших/бичих толгой (read/write head) бүхий механик гар (actuator arm) байрладаг. I/O Controller болон үйлдлийн систем нь механик эд ангиудад юу хийх, хэзээ хийхийг зааварчилдаг.

Дискнүүд хурдан эргэлдэж байхад (ихэвчлэн 4200–7200 RPM, заримдаа 15,000 RPM хүртэл) унших/бичих толгой нь тэдгээрийн гадаргуу дээгүүр хөдөлж, өгөгдлийг уншиж, бичдэг.

Унших процесс: HDD-ээс өгөгдөл хүсэхэд I/O Controller-т дохио илгээгддэг. Controller нь Actuator arm-д шаардлагатай өгөгдөл хаана байгааг хэлж, унших/бичих толгой нь тухайн хаяг дахь bit-үүдийн цэнэгийг уншиж өгөгдлийг цуглуулдаг.

Бичих процесс: Шинэ өгөгдөл хадгалах үед унших/бичих толгой нь хамгийн ойрын боломжтой байршилд хөдөлж, шаардлагатай bit-үүдийн цэнэгийг өөрчилж, мэдээллийг binary хэлбэрээр тухайн track болон sector-т хадгалдаг.

Fragmentation: Өгөгдөл HDD дээр сарниж, жижиг хэсгүүдэд хуваагдах үед (fragmentation) унших/бичих толгойд хандах хугацаа ихсэж, гүйцэтгэл удааширдаг.

SSD хэрхэн ажилладаг вэ?

SSD нь өгөгдлийг байнга хадгалахын тулд нэгдмэл хэлхээ (integrated circuits) ашигладаг Solid-State Storage Device юм.

SSD-ийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь Controller болон өгөгдөл хадгалах санах ой юм.

NAND flash: Энэ нь өгөгдлийг хадгалдаг санах ойн чипүүд бөгөөд дотор нь транзистор (floating gate transistors) бүхий сүлжээ хэлбэрийн sell-үүд байдаг. Эдгээр sell-үүд дэх цэнэгийн ялгаа нь хоёртын 0 ба 1-ийг илэрхийлдэг.

Controller: SSD-ийн "тархи" гэж нэрлэгддэг энэхүү бүрэлдэхүүн хэсэг нь өгөгдөл унших/бичих үйлдлүүдийг удирдаж, өгөгдлийн хуваарилалтыг зохицуулдаг.

Өгөгдлийг cell тутамд хэдэн бит хадгалахаас хамаарч гүйцэтгэл, эдэлгээ, өртөг нь ялгаатай байдаг:

SLC: Cell тутамд нэг бит. Хамгийн хурдан, удаан эдэлгээтэй боловч хамгийн үнэтэй.
MLC: Cell тутамд хоёр бит. Гүйцэтгэл, эдэлгээ, өртгийн сайн тэнцвэр.
TLC: Cell тутамд гурван бит. Хямд, багтаамж ихтэй.
QLC: Cell тутамд дөрвөн бит. Хамгийн өндөр багтаамж, хамгийн хямд.
3D NAND: Cell-үүдийг босоо байдлаар хурааж, нягтрал, гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлдэг.

Унших процесс: SSD Controller нь өгөгдлийн блокийн хаягийг олж, цэнэгийг уншиж эхэлдэг. Хөдөлгөөнтэй эд анги байхгүй тул маш хурдан.

Бичих процесс: SSD нь шууд дарж бичих боломжгүй. Эхлээд хуучин өгөгдлийг хуулж, блокийг устгаж, шинэ блок руу бичдэг.

Garbage Collection: Хуучирсан блокуудыг устгаж, шинэ өгөгдөл хадгалахад зориулж чөлөөлдөг процесс.

Wear Leveling: Өгөгдлийг бүх sell-үүдэд жигд тарааж, SSD-ийн эдэлгээг уртасгадаг.