Перші твердотільні вінчестери на основі NAND-флэш-пам'яті, представлені у формфакторі 2,5 і 3,5 дюйма, з'явилися в 1995 році. Спочатку виробництвом таких накопичувачів займалася Msystems, до якої потім приєднався ряд інших фірм, таких як Adtron, BitmicroNet-works і Memtech. У минулому столітті із-за своєї надхмарної ціни твердотільні вінчестери використовувалися лише у військовій і аерокосмічній індустрії, а також інших сферах, де була потрібна стійкість устаткування до вібрації, ударів і критичних температур, а його вартість великого значення не мала. Тепер же ціна мікросхем флэш-пам'яті значно впала, і накопичувачі SSD починають поступово освоювати масовий споживчий ринок.
Вже доступні твердотільні накопичувачі з ATA і SATA-інтерфейсами Підвищена стійкість до вібрації, ударів і екстремальних температур - це, звичайно, добре, але часто некритично для користувача ПК. Що ж ще може нам запропонувати твердотільний накопичувач? Перш за все відзначимо, що середній час доступу до даних у SSD на два порядки менше, ніж у традиційних жорстких дисків (0,05-0,1 мс проти 5-15 мс). Звертає на себе увагу і стабільно висока швидкість передачі даних, чим не можуть похвалитися звичайні вінчестери. Залежно від місця розташування інформації на магнітній пластині міняється і швидкодія HDD: чим ближче дані до внутрішнього радіусу диска, тим повільніше виконуватиметься прочитування і запис. З SSD таких проблем немає. Що стосується продуктивності, для сучасних твердотільних накопичувачів швидкість читання складає 60-80 МBps, записи – 40-60 МBps. Результати дуже хороші.
Термін служби твердотільних вінчестерів споживчого рівня в середньому складає близько 10 років. Хоча виробники в специфікаціях жорстких дисків для серверів і указують час напрацювання на відмову в межах 1,5 млн. годин (171 рік), а у накопичувачів для настільних систем – 500 тис. годинника (57 років), але це теоретичний показник, що не відображає реального стану речей. Статистика свідчить: середній термін життя сучасного вінчестера в кращому разі складає 5-6 років, так що SSD в цьому плані повинен бути надійніше.
Подібні SDD можуть використовуватися в ноутбуках, UMPC і інших портативних пристроях
Важливою перевагою є відсутність механічних частин в твердотільному накопичувачі, що автоматично виключає шум і вібрацію під час роботи - одвічний головний біль для багатьох користувачів HDD. Відзначимо і нижчий рівень енергоспоживання твердотільних вінчестерів. Для настільних ПК це не так актуально, а ось використання SSD в ноутбуках, UMPC і іншій портативній техніці дозволить збільшити час їх автономної роботи. Деякі виробники мобільних пристроїв вже пропонують моделі з такими накопичувачами або роблять опціональною можливість замінити вінчестер на SSD.
Переваг, звичайно, множина, але є і зворотний бік медалі. Основним недоліком SSD на даний момент є його вартість. За кожен гігабайт в SSD-накопичувачі доведеться платити від 10 доларів. Безумовно, ціни поступово знижуються, але не так швидко, як хотілося б. Якщо говорити про максимальний об'єм, то тут традиційні вінчестери поки безперечні лідери. Виробники тільки готуються представити моделі твердотільних накопичувачів об'ємом 256 (компанія PNY – почало 2008 роки) і 512 GB (компанія STEC – 3 квартал цього року), а ось жорсткі диски вже підкорили рубіж в 1 ТБ.
Чималою проблемою є і кількість циклів запису в твердотільних вінчестерах. Воно обмежене, і обмежено досить серйозно: в середньому – 100-300 тис. циклів запису, хоча існують варіанти пристроїв, здатні витримати від 1 до 5 млн. таких циклів, але знову-таки за ціною ці накопичувачі будуть поки недоступні багатьом користувачам.
На даний момент об'єм твердотільних накопичувачів менший, ніж у HDD.
Прогрес не стоїть на місці, і рано чи пізно SSD-накопичувачі позбавляться своїх «дитячих хвороб», став серйозною загрозою HDD. З іншого боку, технології магнітного запису теж продовжують розвиватися не меншими темпами. Обидві розробки мають власні плюси і мінуси. Останні у випадку з SSD з часом зійдуть нанівець, але питання: скільки років для цього повинно минути? Коли ми зможемо насолоджуватися високою надійністю і великою швидкістю функціонування накопичувачів в наших домашніх ПК? Через три роки, чотири, п'ять? Це довго, але зневірятися не варто, оскільки існує і альтернатива – гібридні накопичувачі (HHD – HybridHardDrive). Подібні пристрої, можливо, стануть тією самою золотою серединою, що знаходиться на стику двох технологій і об'єднуючою їх переваги.
HHD – це по суті традиційний вінчестер, але з невеликим доопрацюванням у вигляді буфера обміну, що складається з флэш-пам'яті об'ємом від 128 МВ. Буфер такої місткості дозволяє зберігати в ньому найбільш часто використовувані дані, зайвий раз не звертаючись до пластин, тим самим знижуючи навантаження на механіку жорсткого диска. Проте на даний момент ефективно задіювати встановлену флэш-пам'ять можна лише в WindowsVista, технології ReadyDrive, що володіє. У результаті маємо знижений рівень шуму, швидкий запуск операційної системи і додатків, зменшене енергоспоживання і, вірогідно, прийнятну ціну готового виробу.
У гібридних HDD встановлені чіпи флэш-пам'яті досить великого об'єму Перший серійний HHD-накопичувач на початку 2007 року був представлений компанією Samsung. Ці гібридні вінчестери серії MH80, виконані у формфакторі 2,5 дюйма, мають об'єм від 80 до 160 GB основної пам'яті і 128-256 MB флэш-пам'яті. Про свої плани по виробництву гібридних накопичувачів також заявили компанії Seagate і Hitachi.
Еволюційний розвиток найбільш консервативної частини персонального комп'ютера набуває характеру революційного. Спочатку старий добрий вінчестер обзавівся флеш-пам'яттю, а з часом і остаточно позбудеться магнітних пластин. Можливо, років так через десять молоде покоління користувачів ПК згадуватиме про HDD так само, як ми сьогодні згадуємо про 5-дюймові дисководи.
Накопичувачі на жорстких дисках – це пристрої зовнішньої пам’яті, які дозволяють, на відміну від оперативної, зберігати інформацію тривалий час. Свою назву такі накопичувачі отримали завдяки пакету з жорсткими дисковими пластинами, їх також часто називають вінчестерами. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД) містять всередині металевого корпусу декілька, нанизаних на одну вісь жорстко закріплених металічних або керамічних пластин, покритих магнітним покриттям. Корпус захищає дисковод від зовнішніх впливів (пилу, електромагнітних полів).
Дискові пластини, зібрані в пакет, обертаються на дуже високій швидкості 4500 – 12000 об/хв. Над їх поверхнею “літають” головки запису-зчитування. При обертанні дисків інформація, записується в межах концентричних кіл на поверхні дисків, які називаються доріжками або треками. Треки всіх пластин логічно об’єднуються в циліндри.
Окрім даних на диски записується також службова інформація. Простір дискової пам’яті, не зайнятий службовою інформацією, складає неформатовану ємність диска (formatless). Ємність дискових носіїв, яка враховує службові дані, складає форматовану ємність диска (formated). Природно, що перша буде завжди більша другої.
Кожна доріжка поверхні розбивається на окремі рівні по об’єму сектори, в які і записуються дані. Для структурування записів файлів на поверхні диска вводиться таке поняття як кластер. Кластер являє собою об’єднання з декількох секторів. Файли даних зазвичай розташовуються в декількох кластерах диска. Якщо файл не повністю займає завершуючий кластер, то ті сектори, які лишились незаписаними, ніби втрачаються, випадаючи з дискового простору.
Дисководи різних типів відрізняються не тільки характеристиками швидкодії і ємності, але й лінійними розмірами. Розміри НЖМД визначаються його форм-факторами. Від форм-фактора залежить, в корпусі якого системного блоку можна розмістити той чи інший дисковод. Бувають дисководи з горизонтальними розмірами 1,8; 2,5; 3,5 дюйми. Вінчестери з повною висотою (full height) мають розмір по висоті 3,25 дюйма, з половинною висотою (half height) – 1,63 дюйма, а низькопрофільні (low-profile) – 1 дюйм.
До основних параметрів жорстких дисків відносять ємність і продуктивність. Ємність дисків залежить від технології їх виготовлення. Зараз більшість виробників жорстких дисків використовують винайдену компанією ІВМ технологію з використанням гігантського магніторезистивного ефекту (GRM – GiantMagneticResistance). Теоретична межа ємності однієї пластини, виконаної за цією технологією, складає порядку 20 Гбайт. На теперішній час досягнуто технологічного рівня 6,4 Гбайт на пластину, але розвиток продовжується.
З іншої сторони, продуктивність жорстких дисків менше залежить від технології їх виготовлення. Сьогодні всі жорсткі диски мають дуже високий показник швидкості внутрішньої передачі даних (до 30 – 60 Мбайт/с), і тому їх продуктивність в першу чергу залежить від характеристик інтерфейсу, за допомогою якого вони зв’язані з материнською платою. В залежності від типу інтерфейсу діапазон значень може бути досить широким: від декількох Мбайт/с до 13 – 16 Мбайт/с для інтерфейсів типу EIDE; до 80 Мбайт/с і більше для найбільш сучасних інтерфейсів типу ІЕЕЕ 1394.
Окрім швидкості передачі даних з продуктивністю диска напряму пов’язаний параметр середнього часу доступу. Він визначає інтервал часу, необхідний для пошуку потрібних даних, і залежить від швидкості обертання диска. Для дисків, які обертаються з частотою 5400 об/хв, середній час доступу складає 9 –10 мкс, для дисків з частотою 7200 об/хв – 7 – 8 мкс. Вироби більш високого рівня забезпечують середній час доступу до даних 5 – 6 мкс.
Список використаної літератури
1. Дитяча енциклопедія “Ученые – школьнику”.1991. – 314 с.
2. Журнал “CHIP”. – 2008. - №2. – 146 с.
3. Журнал “Hi-Tech”. – 2007. - №24. – 130 с.
4. Журнал “PC WORD. UKRAINE”. – 2007. - №1-2. – 112 с.
5. Журнал “Компьютерное обозрения”. – 2007. - №9. – 80 с.
6. Симонович С.В., Євсєєв Г.А., Мураховський В. І. “Полное руководство для начинающих в вопросах и ответах” — АСТ-ПРЕСС, 2002. – 418 с.
7. Тимофєєв А.В. “Информатика и компьютерный интеллект”.— М.: Педагогіка, 1998. – 386 с.
8. http://01.kiev.ua/informatika-istoriya-rozvitky-informaciinih-tehnologii/
9. http://www.school.keldish.ru
10. http://www.epochtimes.ru/content/view/16919/5/
11. http://works.tarefer.ru/30/100034/index.html
12. http://device.com.ru/material/hdd_2.shtml