Παλαιότερα όταν έπρεπε να σκεφτούμε πιο τμήμα ενός υπολογιστή έπρεπε να αναβαθμίσουμε πρώτα έτσι ώστε να δούμε την μεγαλύτερη δυνατή βελτίωση στις επιδόσεις με το μικρότερο δυνατό κόστος, το μυαλό όλων πήγαινε στην μνήμη RAM. Πράγματι στην εποχή των συστημάτων Pentium, Pentium Dual Core και Windows XP, Windows Vista η προσθήκη μνήμης RAM, όπως για παράδειγμα ο διπλασιασμός της από τα 512MB στο 1GB ή από το 1GB στα 2GB, έδινε «αέρα» στο μηχάνημά μας που επιτέλους «ανάσαινε» και πήγαινε κάπως πιο γρήγορα. Πλέον, η καλύτερη αναβάθμιση είναι η προσθήκη μιας μονάδας αποθήκευσης τεχνολογίας SSD (Solid State Drive). Τι θα κερδίσετε; Περισσότερη αξιοπιστία, λιγότερο θόρυβο, χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας και ταχύτητα. Αλλά μιλάμε πραγματικά για ταχύτητα! Όσοι ενδιαφέρεστε για το γιατί και το πώς συνεχίστε να διαβάζετε. Οι υπόλοιποι ξεκινήστε την έρευνα αγοράς.
Γιατί χρειάζεστε γρήγορη μονάδα αποθήκευσης
Στις μονάδες δευτερεύουσας μνήμης ή μονάδες αποθήκευσης (ως επί το πλείστον σκληροί δίσκοι αλλά πλέον με τις μονάδες αποθήκευσης τύπου SSD αποφεύγουμε συνειδητά τον όρο «σκληρός δίσκος» αφού δεν υπάρχει καθόλου δίσκος) βρίσκονται αποθηκευμένα τα αρχεία του λειτουργικού συστήματος, όλα σας τα προγράμματα καθώς και τα δεδομένα-αρχεία σας. Όταν ξεκινάτε τον υπολογιστή σας το λειτουργικό σας σύστημα (π.χ. Windows) μαζί με καμιά 100άδα βοηθητικά εργαλεία-υπηρεσίες φορτώνονται από τον σκληρό σας δίσκο στην μνήμη RAM και αρχίζουν να εκτελούνται. Έπειτα, όταν ζητάτε την εκτέλεση κάποιου προγράμματος όπως για παράδειγμα του επεξεργαστή κειμένου, ή του πλοηγού σας στο Διαδίκτυο, ή κάποιου παιχνιδιού κ.ο.κ. αυτό πάλι πρέπει να φορτωθεί από τον σκληρό δίσκο στην μνήμη RAM πριν αρχίσει να εκτελείται. Επίσης, από τον σκληρό δίσκο πρέπει να φορτωθούν στην RAM και τα δεδομένα που θέλετε να προβάλλετε (π.χ. ένα βίντεο) ή να επεξεργαστείτε (π.χ. ένα έγγραφο κειμένου).
Όπως καταλαβαίνετε μνήμη RAM και δίσκος δουλεύουν πολύ. Η μνήμη RAM είναι γρήγορη και δεν μας καθυστερεί. Απλά είναι πιο ακριβή και για αυτό συνήθως έχουμε λίγη (σήμερα συνήθως 2, 4 ή 8 GB). Αντίθετα ο σκληρός δίσκος μπορεί να έχει μεγάλη χωρητικότητα (π.χ. 500GB ή 1TB) αλλά είναι αργός και θέλουμε να χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν μόνο για τα απαραίτητα: την μόνιμη αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων καθότι η RAM είναι πτητική - τα δεδομένα της χάνονται μόλις σταματήσει η παροχή ρεύματος. Τα πράγματα περιπλέκονται όταν η μνήμη RAM δεν είναι αρκετή για να φιλοξενήσει όλα τα δεδομένα που επεξεργαζόμαστε και τα προγράμματα που εκτελούμε κάθε στιγμή. Η λύση για αυτό το πρόβλημα είναι η χρήση της εικονικής μνήμης. Δηλαδή, η χρήση ενός τμήματος του σκληρού δίσκου σαν να είναι μνήμη RAM. Που όμως είπαμε είναι πολύ πιο αργός από την RAM.
Οπότε τι είναι καλύτερο να κάνουμε; Να βάλουμε και άλλη μνήμη RAM για να μην τελειώνει εύκολα ή να βάλουμε μια πιο γρήγορη μονάδα αποθήκευσης; Ιδού η απορία!
Καταρχάς, την χρήση του σκληρού δίσκου δεν την γλιτώνετε. Από εκεί φορτώνονται όλα και για αυτό και διαδραματίζει μεγαλύτερο ρόλο στην ταχύτητα που ξεκινάει ο υπολογιστής σας όταν τον ανοίγεται και φορτώνεται το λειτουργικό και η 100άδα των βοηθητικών που είπαμε παραπάνω. Τι γίνεται όμως λίγο μετά;
Στο στιγμιότυπο ακριβώς από πάνω (από το εργαλείο Resource Monitor - αναζητήστε από την έναρξη το "resmon.exe") μπορείτε να δείτε την κατάσταση της μνήμης RAM ενός υπολογιστή με Windows 7, επεξεργαστή Intel Core i5, 8GB μνήμη RAM και ξεχωριστή κάρτα γραφικών NVIDIA με 2GB δική της αποκλειστική μνήμη, 5 περίπου λεπτά αφότου άρχισε να φορτώνει το λειτουργικό σύστημα (σηματάκι «Starting Windows»). Στον εν λόγω υπολογιστή τρέχουν μόνο το λειτουργικό, οι απαραίτητες υπηρεσίες του, οι οδηγοί των συσκευών και ένα αντι-ιικό (και η ζωγραφική για την αποθήκευση του στιγμιότυπου και ξέχασα να κλείσω το Google Drive - δεν παίζει τόσο ρόλο). Από ότι βλέπετε από τα διαγράμματα δεξιά η κατάσταση φαίνεται ομαλοποιημένη. Να εξηγήσουμε λίγο το γράφημα στο κάτω μέρος. 182MB μνήμης RAM είναι δεσμευμένα από το υλικό (για δικούς του λόγους - τι σας νοιάζει;), 1610MB χρησιμοποιούνται (ουάου! χωρίς καν να έχουμε ανοίξει μια εφαρμογή), 157MB έχουν τροποποιηθεί και πρέπει να αποθηκευτούν πίσω στον σκληρό δίσκο (πάλι χωρίς να έχουμε κάνει κάτι), 1450MB είναι σε αναμονή - δηλαδή είναι δεδομένα και προγράμματα που το λειτουργικό σύστημα έχει ήδη φορτώσει στην μνήμη RAM γιατί πιστεύει ότι θα τα χρησιμοποιήσουμε σύντομα (αυτό το χαρακτηριστικό λέγεται prefetch) και 4793MB μας περισσεύουν! Πολύ καλά, δεν νομίζετε; Άλλωστε, 8GB RAM είναι αυτή και δεν έχουμε ξεκινήσει κανένα πρόγραμμα. Τι κάνει όμως την ίδια στιγμή ο σκληρός μας δίσκος; «Γουργουρίζει» και «ασθμαίνει» ασταμάτητα! Δείτε την ακόλουθη εικόνα.
Στο πάνω μέρος φαίνονται οι διεργασίες που χρησιμοποιούν περισσότερο τον δίσκο. Φτάνουμε στην πέμπτη (PSProfiler.exe) για να βρούμε μια που δεν ανήκει στον στενό πυρήνα του λειτουργικού συστήματος (είναι Panda Security Profiler - υπηρεσία του antivirus). Στο μεσαίο τμήμα εμφανίζονται τα αρχεία που διαβάζονται ή γράφονται. Πρώτο-πρώτο είναι ένα αρχείο από το οποίο διαβάζονται 229.048 Bytes/second. Είναι για το update των Windows (δεν βρέθηκε κανένα update - απλώς γινόταν τσεκάρισμα). Για να μην τα πολυλογούμε - χωρίς να κάνουμε τίποτε στον υπολογιστή - 3121KB/second μεταφέρονται από και προς τον σκληρό δίσκο (πράσινο κουτάκι). Και στο κάτω μέρος βλέπετε το Disk Queue Length να έχει τιμή 0.41 (δείκτης της ουράς αναμονής αιτημάτων για τον σκληρό δίσκο) όταν θα περιμέναμε (5 λεπτά μετά την εκκίνηση και χωρίς να κάνουμε κάτι) να έχει τιμή 0.
Οι κυριότεροι λόγοι της έντονης δραστηριότητας δίσκου χωρίς να υπάρχει δραστηριότητα του χρήστη είναι η αναζήτηση και εγκατάσταση ενημερώσεων των windows, η καταχώριση εγγράφων στο ευρετήριο για γρηγορότερες μελλοντικές αναζητήσεις, το SuperFetch - δηλαδή η τεχνολογία μεταφοράς στην μνήμη RAM αυτών που τα Windows εκτιμούν ότι θα χρειαστούμε σε λίγο (στα Vista ήταν μεγάλη αποτυχία αφού τελικά καθυστερούσε το μηχάνημα - στα Windows 7 και 8 οι γνώμες διίστανται) και ο αποκερματισμός του δίσκου που γίνεται στο παρασκήνιο.
Συμπέρασμα: Χρειάζεστε μια γρήγορη μονάδα αποθήκευσης!
Μνήμη flash
Οι κλασικοί σκληροί δίσκοι (αυτοί που έχουν μέσα τους έναν ή περισσότερους περιστρεφόμενους δίσκους πάνω στους οποίους γράφονται τα δεδομένα) είναι μια τεχνολογία που πρωτοπαρουσιάστηκε από την IBM γύρω στο 1956! Αρκετούς «αιώνες» πίσω όσον αφορά τις σύγχρονες τεχνολογίες. Ας έλθουμε στο «σήμερα» με την μνήμη τύπου flash που πρωτοπαρουσιάστηκε το 1984 (για αυτό και τα εισαγωγικά στο σήμερα). Ωστόσο, οι «δίσκοι» SSD που χρησιμοποιούν μνήμη flash ανήκουν πράγματι στο σήμερα αλλά και στο αύριο.
Η μνήμη flash εμφανίστηκε με σκοπό να αντικαταστήσει τον τύπο μνήμης που ονομάζαμε EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read Only Memory) και κατάφερε και με το παραπάνω. Παρότι, τεχνικά και η μνήμη flash μπορεί να καταταχθεί στις μνήμες EEPROM, η διαφορά της με τις παλαιότερες μνήμες EEPROM που έπρεπε να σβηστεί ολόκληρο το περιεχόμενό τους για να ξαναπρογραμματιστεί είναι ότι η διαγραφή μπορεί να γίνει σε ομάδες δεδομένων που αποκαλούμε blocks ή αν πρόκειται για εγγραφή ακόμα και σε μικρότερα τμήματα (pages) όπως στην περίπτωση της μνήμης NAND flash. Στην περίπτωση της μνήμης NOR flash ακόμα μικρότερα τμήματα που ονομάζουμε words (συνήθως είναι ένα byte) μπορούν να γραφούν ανεξάρτητα ενώ η διαγραφή γίνεται πάλι σε επίπεδο τμημάτων blocks. Αν μπερδευτήκατε φταίει το ότι δεν λάβατε υπόψη σας ότι η διαγραφή και η εγγραφή είναι διαφορετικές διαδικασίες (δείτε την παράγραφο για τα ηλεκτρονικά).
Πλέον την μνήμη flash την συναντάμε σε πληθώρα συσκευών. Με την μορφή της NOR flash έχει αντικαταστήσει την EEPROM σε συσκευές που χρειάζονται κάποιο μικρό αποθηκευτικό χώρο για μόνιμη αποθήκευση ρυθμίσεων και βασικών προγραμμάτων, το λεγόμενο firmware (υπάρχει σε σχεδόν ότι ηλεκτρονικό μπορείτε να φανταστείτε). Την μνήμη NAND flash θα τη βρείτε στα στικάκια τύπου USB, στις παλιές κάρτες μνήμης που έχουν πάψει να χρησιμοποιούνται (SmartMedia, xD-Picture Card), στις σύγχρονες κάρτες μνήμης (MultiMediaCard - MMC, Secure Digital - SD, Memory Stick, CompactFlash - CF) και στις παραλλαγές τους και φυσικά στις μονάδες αποθήκευσης SSD που μας απασχολούν εδώ.
Αν αναρωτιέστε γιατί χρησιμοποιείται ο όρος SSD αφού πρόκειται για μνήμες NAND flash να πούμε ότι προτιμήθηκε για μαρκετίστικους λόγους επειδή κάνει ωραία αντίθεση. Οι κλασικοί σκληροί δίσκοι με τα κινητά μέρη και τους περιστρεφόμενους δίσκους λέγονται HDD (Hard Disk Drives). Οπότε το SSD (Solid State Drives) παρομοιάζει αλλά τονίζει και την διαφορετική τεχνολογία. Όσο για τον όρο Solid State αναφέρεται στο ότι τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε υλικά που είναι στέρεα (συμπαγή) σε αντίθεση με τις παλιότερες λυχνίες κενού αλλά και για να τονιστεί η σταθερότητα αφού απουσιάζουν κινητά μέρη όπως ρελέ, διακόπτες ή περιστρεφόμενοι δίσκοι.
Λίγα ηλεκτρονικά
Οι μνήμες flash αποθηκεύουν τα δεδομένα σε συστοιχίες από κελιά μνήμης (memory cells) που κάθε ένα αποτελείται από ένα τρανζίστορ τύπου floating-gate (floating-gate transistor) που έχει παρόμοια δομή με τα συμβατικά MOSFET (metal-oxide semiconductor fielf-effect transistor). Τα τυπικά MOSFET λειτουργούν ως ενισχυτές ή διακόπτες. Όταν εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού (τάση) VGS μεταξύ της πύλης (gate) και της πηγής (source) μεγαλύτερη από κάποιο όριο VT1 τότε δημιουργείται μια αγώγιμη επαφή μεταξύ του source και του drain. Αλλιώς υπάρχει πολύ λίγη ή καθόλου αγωγιμότητα μεταξύ source και drain.
Σε ένα floating-gate transistor πέρα από την control gate (που αναφέραμε ακριβώς πριν) υπάρχει και μια επιπλέον floating-gate η οποία είναι ηλεκτρικά μονωμένη (το όνομά της επειδή μοιάζει να επιπλέει - δείτε και το σχήμα). Όταν υπάρχουν ηλεκτρόνια εγκλωβισμένα στην floating-gate δρουν παρεμποδίζοντας και ακυρώνοντας το ηλεκτρικό πεδίο της control gate. Έτσι, όταν εφαρμόζεται τάση πάνω από το όριο VT1 η σύνδεση μεταξύ source και drain παραμένει μη αγώγιμη (λογικό 0). Αν δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια στην floating gate τότε με την εφαρμογή τάσης μεγαλύτερη από VT1 έχουμε αγωγιμότητα μεταξύ source και drain (λογικό 1) που αποτελεί και την προκαθορισμένη κατάσταση του floating-gate transistor. Σε κάθε περίπτωση υπάρχει ένα όριο VT2 μεγαλύτερο από το VT1 που αν εφαρμοστεί τάση πέρα από αυτό υπάρχει πάντα αγωγιμότητα μεταξύ source και drain ανεξάρτητα με το αν υπάρχουν εγκλωβισμένα ηλεκτρόνια στην floating gate (αυτό θα σας χρειαστεί για να καταλάβετε πώς δουλεύει η NAND flash).
Και πώς παγιδεύουμε ηλεκτρόνια μέσα στην floating gate; Α, εδώ χρησιμοποιούμε «εξωτικές» διαδικασίες! Για να παγιδεύσουμε ηλεκτρόνια (να γράψουμε, να προγραμματίσουμε, να γεμίσουμε με μηδενικά - 0) την μεν μνήμη τύπου NOR χρησιμοποιούμε την τεχνική hot-electron injection και για την μνήμη NAND την tunnel injection. Για να απελευθερωθούν τα παγιδευμένα ηλεκτρόνια (να σβήσουμε, να επαναφέρουμε στην προκαθορισμένη κατάσταση, να γεμίσουμε με μονάδες - 1) χρησιμοποιούμε για την μνήμη τύπου NOR το φαινόμενο quantum tunneling και για την NAND το tunnel release. Είπαμε «εξωτικές».
NOR ή NAND;
Πρακτικά όλες (ή σχεδόν όλες) οι μονάδες αποθήκευσης τύπου SSD είναι NAND. Για τους αμετανόητους που τους αρέσει να μαθαίνουν, τα ονόματα προκύπτουν από την συνδεσμολογία που χρησιμοποιείται. Στις μνήμες τύπου NOR τα κελιά μνήμης συνδέονται παράλληλα ως προς τις γραμμές source (γειώσεις) και bit (πριν το λέγαμε drain) όπως συμβαίνει και στις πύλες CMOS NOR. Στις μνήμες τύπου NAND flash τα κελιά μνήμης συνδέονται στη σειρά από μια κοινή source προς μια κοινή γραμμή bit. Από αυτή τη διαφορά στην συνδεσμολογία προκύπτουν (άμεσα ή έμμεσα) και όλες οι διαφορές που παραθέτουμε στον επόμενο πίνακα:
| Χαρακτηριστικό | NOR flash | NAND flash |
|---|---|---|
| Αναπαράσταση |  |
 |
| Πυκνότητα | Μικρή. Οι γραμμές bit και source πιάνουν πολύ χώρο | Μεγάλη. Παρότι χρησιμοποιούνται επιπλέον πύλες (ground select transistor, bit line transistor) η κοινή χρήση γραμμών source και bit επιτρέπει την τοποθέτηση περισσότερων κελιών μνήμης στον ίδιο χώρο |
| Ανάγνωση | Σε επίπεδο λέξης-word (συνήθως ένα byte) όπως και σε μια μνήμη RAM | Σε επίπεδο σελίδων (pages) των 512, 2048 ή 4096 bytes |
| Προγραμματισμός-Εγγραφή (μετατροπή λογικών μονάδων σε μηδενικά - από 1 σε 0) | Σε επίπεδο λέξης-word (συνήθως ένα byte) όπως και σε μια μνήμη RAM | Σε επίπεδο σελίδων (pages) των 512, 2048 ή 4096 bytes |
| Διαγραφή (μετατροπή στην προκαθορισμένη κατάσταση των λογικών μονάδων - σε 1) | Σε επίπεδο block των 64, 128 ή 256 KBytes | Σε επίπεδο block των 128, 256 ή 512 KBytes |
| Ταχύτητα ανάγνωσης | Καλύτερη | |
| Ταχύτητα εγγραφής | Καλύτερη | |
| Κόστος | Φθηνότερη | |
| Συνήθης χωρητικότητα σε υλοποιήσεις | Μεγαλύτερη | |
| Κατανάλωση ρεύματος σε λειτουργία | Μικρότερη | |
| Κατανάλωση ρεύματος σε λειτουργία | Μικρότερη | |
| Κύρια εφαρμογή | Βασικό λογισμικό και ρυθμίσεις συσκευών (firmware) | Αποθήκευση δεδομένων |
Πλεονεκτήματα μονάδων αποθήκευσης SSD
Το είπαμε ή όχι; Ταχύτητα! Για όσους θέλουν μια πιο αναλυτική λίστα ιδού τι πλεονεκτήματα προσφέρουν οι μονάδες SSD έναντι των κλασικών σκληρών δίσκων με τα κινητά μέρη και τους περιστρεφόμενους δίσκους:
- Σχεδόν μηδενικός χρόνος εκκίνησης. Οι μονάδες SSD δεν έχουν περιστρεφόμενους δίσκους και δεν χρειάζεται να υπάρχει ο χρόνος μέχρι να ομαλοποιηθεί η περιστροφή όπως στους HDD που μπορεί να πάρει ακόμα και μερικά δευτερόλεπτα.
- Χρόνος μέχρι να αρχίσει η ανάγνωση των δεδομένων σχεδόν μηδενικός (η ανάγνωση ξεκινάει σε λιγότερο από 0.1ms - χρόνος αντίστοιχος με μνήμη τύπου RAM). Σε αντίθεση με τους σκληρούς HDD στους οποίους υπάρχει ο χρόνος seek time (μέχρι να πάει η κεφαλή του δίσκου πάνω από το κατάλληλο track - tracks είναι οι ομόκεντροι κύκλοι βάση των οποίων οργανώνονται τα δεδομένα) που κυμαίνεται από 4 έως και 15ms (συνήθως 9ms) και ο χρόνος rotational latency time (μέχρι να περιστραφεί ο δίσκος και τα δεδομένα να βρεθούν κάτω από την κεφαλή) που κυμαίνεται από 4.17ms στους δίσκους που περιστρέφονται με 7200rpm (πιο συνηθισμένη περίπτωση) έως 2ms στους δίσκους των 15000rpm. Σε μαθηματικά: Από 9+4.17=13.17ms σε 0.1ms. Μείωση κατά 13.07ms ή μείωση κατά 99.24%! (είπαμε για ταχύτητα;)
- Μεγαλύτερη ρυθμοί μεταφοράς δεδομένων (μεγαλύτερη ταχύτητα δηλαδή!). Μια μονάδα SSD πετυχαίνει χρόνους από 100MBps έως 600MBps κατά την ανάγνωση. Στους HDD ακόμα και η ανάγνωση δεδομένων από συνεχόμενες θέσεις σπάνια υπερβαίνει τα 140MBps.
- Σταθερή απόδοση στην ανάγνωση των δεδομένων ανεξάρτητα από του που βρίσκονται. Στους HDD η απόδοση της ανάγνωσης επηρεάζεται έντονα ανάλογα με το που βρίσκονται τα δεδομένα (χρόνοι seek time και rotational latency time).
- Άμεση συνέπεια του προηγούμενου είναι ότι δεν χρειάζεται να γίνεται αποκερματισμός (defragmentation).
- Μηδενικός θόρυβος. Δεν υπάρχουν κινούμενα μέρη. Όσο καλή ακοή και να έχετε δεν θα ακούσετε τα ηλεκτρόνια να κινούνται.
- Δεν θερμαίνονται και αντέχουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Οι κλασικοί HDD φθείρονται πιο πολύ αν ανέβει η θερμοκρασία τους (πέρα από τους 50-55oC πρέπει να ανησυχείτε).
- Αντοχή σε καταπονήσεις. Χωρίς κινητά μέρη δεν υπάρχει φόβος να ακουμπήσει καμιά κεφαλή πάνω στον δίσκο και να τον καταστρέψει όπως μπορεί να συμβεί στους HDD με ένα μικρό τράνταγμα.
- Μικρότερο μέγεθος και βάρος.
- Χαμηλότερη κατανάλωση ρεύματος. Περίπου στο ένα τρίτο από τους δίσκους HDD. Ο παράγοντας αυτός (όπως και ο προηγούμενος) είναι ιδιαίτερα σημαντικοί στα φορητά συστήματα.
- Αξιοπιστία! Ναι, πλέον, είναι συγκρίσιμοι με τους δίσκους HDD. Οι μεν σκληροί HDD φθείρονται λόγω των περιστρεφόμενων και κινητών τμημάτων και υπόκεινται σε μηχανικά σφάλματα, οι δε SSD έχουν μέγιστο αριθμό κύκλων προγραμματισμού/διαγραφής (P/E cycles). Ισοπαλία!
- Χρόνος ζωής: Και εδώ ισοπαλία. Αν τους βγάλετε από το ρεύμα και τους αφήσετε σε κάποιο ντουλάπι τα δεδομένα στους μαγνητικούς δίσκους HDD θα διατηρηθούν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από ότι στους SSD (μην ανησυχείτε μιλάμε για δεκαετίες). Σε λειτουργία όμως, πλέον, οι καλές, ακριβές μονάδες SSD έχουν μεγαλύτερους χρόνους προσδόκιμου ζωής.
Ζητήματα και τεχνολογίες των SSD
«Ουδέν καλόν αμιγές κακού» ή ανάποδα; Όπως και να έχει ο δωδεκάλογος των πλεονεκτημάτων που αναφέρθηκε παραπάνω μας φέρνει και μερικά ζητήματα. Δεν θα πούμε προβλήματα ή μειονεκτήματα αφού πλέον η ανάπτυξη κατάλληλων τεχνικών και τεχνολογιών τα έχουν καταστήσει παρωχημένα.
Κυριότερο θέμα με την μνήμη τύπου flash είναι ότι διαθέτει πεπερασμένο αριθμό δυνατών διαγραφών και προγραμματισμών (program/erase cycles). Πλέον, μιλάμε για μερικά εκατομμύρια αλλά και αυτό ίσως δεν είναι αρκετό. Για να αντιμετωπιστεί το memory wear χρησιμοποιείται η τεχνική wear leveling. Σε απλά ελληνικά, ο ελεγκτής του δίσκου φροντίζει να μην χρησιμοποιεί συνέχεια τα ίδια blocks για προγραμματισμό ή διαγραφές αλλά να μοιράζει τον φόρτο εργασίας σε ολόκληρη την μνήμη ώστε η φθορά να είναι ομοιόμορφη.
Δεύτερο θεματάκι αποτελεί το read disturb (αναστάτωση κατά την ανάγνωση). Καθώς διαβάζονται δεδομένα μπορεί τα γειτονικά κελιά μνήμης να επηρεαστούν και να προγραμματιστούν (να μετατραπεί η αποθηκευμένη τιμή από 1 σε 0) κατά λάθος. Στην πληροφορική ξέρουμε από τέτοια. Οι ελεγκτές SSD φροντίζουν να καταγράφουν το πλήθος των αναγνώσεων από κάθε block. Όταν αυτός φτάσει σε μια τιμή όριο το block διαγράφεται τελείως για να φρεσκαριστεί (όλα τα κελιά μνήμης επιστρέφουν στην προκαθορισμένη τιμή του 1) και ξαναγράφονται τα δεδομένα. Φυσικά, χρησιμοποιείται και η τεχνική του πλεονασμού (redundancy) ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί κάποιος error-correction code.
Τρίτο και σημαντικότερο: η διαγραφή ανά block. Στις μνήμης flash τύπου NAND ενώ ο προγραμματισμός-εγγραφή (μετατροπή των μονάδων σε μηδενικά) γίνεται ανά σελίδα (page) που ένα τυπικό μέγεθος της μπορεί να είναι τα 4KB η διαγραφή πρέπει να γίνει σε ολόκληρο block που μπορεί να έχει μέγεθος 256KB (αποτελείται από 64 σελίδες). Φανταστείτε ότι γράφουμε 4 σελίδες (A,B,C,D) σε ένα block. Στο ίδιο block έπειτα γράφουμε άλλες 4 σελίδες (E,F,G,H). Έπειτα τα δεδομένα των σελίδων A-D πρέπει να αλλάξουν. Αλλά δεν γίνεται να γραφούν πάνω από τις ήδη υπάρχουσες σελίδες. Έτσι γράφονται σε νέες σελίδες (έστω A',B',C',D') και οι παλιές A-D μαρκάρονται ως άκυρες. Ωστόσο, για να ξαναχρησιμοποιηθούν αυτές οι σελίδες πρέπει όλες οι έγκυρες σελίδες (E,F,G,H,A',B',C' και D') να διαβαστούν, να γραφούν σε άλλο block και το αρχικό block να σβηστεί ολόκληρο. Αυτό που μόλις κάναμε είναι να μαζέψουμε τα σκουπίδια (garbage collection). Τα σκουπίδια απομακρύνθηκαν αλλά εκεί που θέλαμε να γράψουμε απλώς 4 σελίδες, καταλήξαμε να γράψουμε 4 σελίδες, να διαβάσουμε 8, να ξαναγράψουμε αυτές τις 8 σε άλλο block και να κάνουμε διαγραφή παλιού block. Σε επιστημονικούς όρους το πρόβλημα λέγεται write amplification. Η λύση που έχει δοθεί λέγεται TRIM (ψαλίδισμα ή κλάδεμα). Όταν γίνεται αντικατάσταση δεδομένων (όπως στο παράδειγμα πριν) ο ελεγκτής της μονάδας SSD γνωρίζει ποια δεδομένα πρέπει να κρατήσει και ποια είναι σκουπίδια και πρέπει να πεταχτούν. Όταν όμως σβήνεται κάποιο αρχείο πρέπει ο ελεγκτής της μονάδας SSD να ενημερωθεί ειδικά για αυτή την διαγραφή ώστε να καταλάβει ότι οι σελίδες που ήταν αποθηκευμένο το αρχείο είναι πλέον σκουπίδια και πρέπει να πεταχτούν. Με την εντολή TRIM το λειτουργικό σύστημα (υποστηρίζεται από τα Windows 7 και μετά) ενημερώνει την μονάδα SSD ποια τμήματα είναι πλέον άκυρα (αρχεία που έχουν διαγραφεί) ώστε η μονάδα SSD να τα πετάξει με τα υπόλοιπα σκουπίδια. Προφανώς πρέπει να προτιμήσετε μονάδες SSD που υποστηρίζουν την τεχνολογία TRIM (σχεδόν όλες πλέον). Αλλά προσοχή: Πρέπει και το λειτουργικό σύστημα να υποστηρίζει την εντολή TRIM. Τα Winows XP και Windows Vista δεν υποστηρίζουν την TRIM. Οπότε αν βάλετε SSD μονάδα σε ένα τέτοιο σύστημα καλό θα ήταν να αναβαθμίσετε και το λειτουργικό σε Windows 7.
Και άλλες δύο τεχνολογίες: Στις μνήμες τύπου Vertical NAND (εν συντομία V-NAND) τα κελιά μνήμης στοιβάζονται σε μια κάθετη διάταξη. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται μεγαλύτερη πυκνότητα (περισσότερα bit στον ίδιο χώρο). Επιπλέον, με την τεχνολογία V-NAND οι χρόνοι ανάγνωσης και εγγραφής καθώς και η κατανάλωση ρεύματος σχεδόν υποδιπλασιάζονται. Ο δε χρόνος ζωής αυξάνεται έως και 10 φορές. Φυσικά, οι μονάδες SSD τύπου V-NAND είναι πιο ακριβές αλλά είναι και πιο γρήγορες, αξιόπιστες και λιγότερο ενεργοβόρες.
Στην αγορά θα βρείτε και μονάδες SSD τύπου multi-level cell (MLC) ή και triple-level cell (TLC). Στις μνήμες flash τύπου multi-level cell κάθε κελί μνήμης μπορεί να πάρει τέσσερις διαφορετικές τιμές (που αντιστοιχούν στις λογικές καταστάσεις 00, 01, 10 και 11) αντί για δύο (λογικά 0 και 1) αποθηκεύοντας ουσιαστικά δύο bit δεδομένων. Στις triple-level cell κάθε κελί μνήμης μπορεί να βρίσκεται σε μία από οχτώ διαφορετικές καταστάσεις αποθηκεύοντας ουσιαστικά τρία bit δεδομένων. Προφανώς επιτυγχάνεται μεγαλύτερη πυκνότητα δεδομένων που ρίχνει την τιμή ανά GB. Ωστόσο, η πιθανότητα λαθών αυξάνεται και χρειάζεται ισχυρότερο error correction. Επίσης, η εγγραφή είναι πιο αργή, ο αριθμός των επιτρεπόμενων κύκλων προγραμματισμού/εγγραφής ανά κελί μειώνεται περισσότερο και η κατανάλωση ενέργειας είναι μεγαλύτερη από ότι στις μονάδες single-level cell (SLC). Αν αντέχουν τα οικονομικά σας προτιμήστε μονάδες SLC.
Μετεγκατάσταση του λειτουργικού στην μονάδα SSD
Το πιο προσφιλές σενάριο που προτείνεται συνήθως (και προτείνουμε και εμείς - τουλάχιστον για συστήματα desktop) είναι η αγορά μια μικρής μονάδας SSD για να φιλοξενήσει το λειτουργικό σύστημα και τα προγράμματά σας και η διατήρηση του παλιού σας δίσκου HDD ώστε να αποθηκεύετε εκεί τις ταινίες, τις μουσικές σας, τα παιχνίδια σας και τα άλλα αρχεία σας που ίσως πιάνουν πολύ χώρο. Με αυτό τον τρόπο συνδυάζετε τα περισσότερα δυνατά πλεονεκτήματα:
- Μικρό οικονομικό κόστος της αναβάθμισης καθότι οι μικρές μονάδες SSD είναι σχετικά φθηνές
- Ταχύτητα και αξιοπιστία από τη χρήση της μονάδας SSD
- Άφθονος αποθηκευτικός χώρος στον παλιό σας δίσκο HDD
Φυσικά, δεν γίνεται να κρατήσετε τον παλιό σας δίσκο αν μιλάμε για φορητό υπολογιστή (laptop) λόγω της προφανούς έλλειψης χώρου τοποθέτησης.
Σε κάθε περίπτωση το δωρεάν λογισμικό MiniTool Partition Wizard Free θα σας επιτρέψει να διαχειριστείτε εύκολα τα partitions των μονάδων αποθήκευσης που έχετε δημιουργώντας νέα, μεγαλώνοντας ή μικραίνοντας τα υπάρχοντα και αντιγράφοντας ή μεταφέροντας τα δεδομένα των partition μεταξύ των μονάδων αποθήκευσης. Επίσης, παρέχει και τον μάγο Migrate OS to SSS/HD ώστε να κάνετε ακόμα πιο εύκολα την μετεγκατάσταση του λειτουργικού σας συστήματος στην νεοαποκτηθείσα μονάδα SSD.
Ώρα για ψώνια
Με μια βόλτα στα μαγαζιά, ηλεκτρονικά και μη, εύκολα μπορείτε να βρείτε μονάδες SSD των 120GB με μόλις 60€. Η χωρητικότητα αυτή είναι υπεραρκετή ώστε να φιλοξενήσει το λειτουργικό σας σύστημα και τα αρχεία χρηστών που ασχολούνται με εφαρμογές γραφείου, πλοήγηση στο Διαδίκτυο, επεξεργασία εικόνας, παίζουν δύο-τρία σύγχρονα παιχνίδια και έχουν αποθηκευμένες τρεις-τέσσερις ταινίες. Φυσικά, μπορείτε να κρατήσετε και τον παλιό σας δίσκο ώστε να αποθηκεύετε εκεί τα επιπλέον αρχεία σας (π.χ. την τεράστια συλλογή ταινιών σας, τα άπαντα της rock κ.ο.κ.). Οι έχοντες μεγαλύτερη οικονομική άνεση μπορούν να αγοράσουν ακόμα και μονάδες SSD των 500GB (θέλει αρκετή οικονομική άνεση) ώστε να βάλουν όλα τα αρχεία τους (λειτουργικό σύστημα και όλα τα δεδομένα) σε έναν αποθηκευτικό χώρο.
Μην το σκέφτεστε. Με 60€ το μηχάνημά σας θα «πετάει»!