SSD ทำงานอย่างไรภายใน และทำไมมันถึงทำให้พีซีของคุณเร็วขึ้นมาก

อินฟอร์เมเทค ดิจิตอล » Recursos » SSD ทำงานอย่างไรภายใน และทำไมมันถึงทำให้พีซีของคุณเร็วขึ้นมาก

หากคอมพิวเตอร์ของคุณเริ่มทำงานช้าลง การปรับปรุงที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือการเปลี่ยนฮาร์ดไดรฟ์เป็น SSDความเร็วที่เพิ่มขึ้นนั้นมากจนหลายคนบอกว่าพีซี "เกิดใหม่" แต่เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุด คุณจำเป็นต้องเข้าใจว่าSSD ทำงานอย่างไรภายในและแตกต่างจากฮาร์ดไดรฟ์แบบดั้งเดิมอย่างไร

นอกเหนือจากตัวเลขความเร็วที่ผู้ผลิตระบุไว้แล้ว ยังมีข้อมูลทางเทคนิคที่น่าสนใจอีกมากมาย เช่น ประเภทของหน่วยความจำแฟลช วิธีการเขียนและลบข้อมูล อายุการใช้งาน และเหตุผลว่าทำไมSSD ถึงยังมีราคาแพงกว่า HDD ที่ มีความจุเท่ากัน เราจะมาอธิบายรายละเอียดทั้งหมดนี้อย่างใจเย็น ด้วยภาษาที่เข้าใจง่าย แต่ไม่ลดทอนความถูกต้องทางเทคนิค

สถาปัตยกรรมหน่วยความจำในคอมพิวเตอร์

ก่อนที่เราจะเจาะลึกเรื่อง SSD เราควรทบทวนโครงสร้างหน่วยความจำของพีซีทั่วไปเสียก่อน นั่นคือแคชของโปรเซสเซอร์ RAM และหน่วยความจำหลักแต่ละระดับจะมีขนาดใหญ่ขึ้น ช้าลง และราคาถูกลงกว่าระดับก่อนหน้า

หน่วยความจำแคชของโปรเซสเซอร์มีขนาดเล็กมากแต่เร็วอย่างเหลือเชื่อ มันถูกรวมเข้าไว้ในซีพียูเอง และเส้นทางไฟฟ้าของมันสั้นมาก จึงสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาโนวินาที ความเร็วที่เหลือเชื่อนี้มาพร้อมกับข้อเสียคือขนาดที่เล็ก: แคชมีขนาดเล็กมากจนถูกเขียนทับด้วยข้อมูลที่ใช้งานบ่อยที่สุดอยู่ตลอดเวลา

ถัดจากนั้นก็คือ RAM หรือหน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่ม ซึ่งเป็นที่ที่ระบบเก็บโค้ดและข้อมูลของโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่ มีขนาดใหญ่กว่าแคชมาก แต่ทำงานช้ากว่าเล็กน้อย ถึงกระนั้นก็ยังถือว่าเป็นหน่วยความจำที่เร็วมาก และข้อมูลจะหายไปเมื่อคุณปิดคอมพิวเตอร์เนื่องจากเป็นหน่วยความจำแบบระเหยได้

ในลำดับล่างสุดคือหน่วยจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่: ฮาร์ดไดรฟ์หรือ SSD นี่คือที่เก็บทุกสิ่งที่คุณต้องการเก็บรักษาไว้ ไม่ว่าจะเป็นระบบปฏิบัติการ โปรแกรม เกม เอกสาร รูปภาพ วิดีโอ ฯลฯ มันมีขนาดใหญ่กว่า RAM มาก แต่ก็มีความเร็วต่ำกว่าหลายเท่าตัว เช่น กัน

ความแตกต่างของความเร็วมีนัยสำคัญมากจนทำให้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลกลายเป็นคอขวดที่ใหญ่ที่สุดในพีซี แม้จะมี RAM จำนวนมากและโปรเซสเซอร์ที่ทรงพลัง ระบบก็สามารถโหลดหรือบันทึกข้อมูลได้ด้วยความเร็วตามที่ฮาร์ดไดรฟ์อนุญาตเท่านั้น นั่นคือจุดที่ไดรฟ์โซลิดสเตท (SSD) และความสามารถในการลดเวลาในการโหลดลงอย่างมาก เข้ามามี บทบาท

SSD คืออะไร และแตกต่างจากฮาร์ดไดรฟ์อย่างไร?

ไดรฟ์โซลิดสเตท (SSD) มีจุดประสงค์เดียวกันกับฮาร์ดไดรฟ์แบบดั้งเดิม คือการจัดเก็บข้อมูลในระยะยาวความแตกต่างอยู่ที่วิธีการจัดเก็บ ในขณะที่ HDD ใช้แผ่นแม่เหล็กหมุนและหัวอ่าน/เขียนแบบกลไก แต่ SSD ใช้ชิปหน่วยความจำแฟลชซึ่งไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว

หากคุณถอดชิ้นส่วนฮาร์ดดิสก์ คุณจะเห็นแผ่นโลหะ (จานหมุน) เรียงซ้อนกันหมุนด้วยความเร็วสูง และแขนที่มีหัวอ่าน/เขียนเคลื่อนที่ไปมาบนแผ่นโลหะเหล่านั้น ในการอ่านหรือเขียนข้อมูล แขนจะต้องเคลื่อนไปยังแทร็กที่ถูกต้องและจานหมุนจะต้องหมุนจนกระทั่งเซกเตอร์ที่เหมาะสมอยู่ใต้หัวอ่าน/เขียน กระบวนการทั้งหมดนี้ใช้เวลา: เรากำลังพูดถึงเวลาในระดับมิลลิวินาที

ใน SSD แนวคิดจะเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง แทนที่จะใช้จานหมุนและหัวอ่าน คุณจะพบชิปหน่วยความจำแฟลช NAND ที่จัดเรียงเป็นเซลล์ เพจ และบล็อก ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว: ข้อมูลถูกจัดเก็บและอ่านโดยใช้ประจุไฟฟ้าในสารกึ่งตัวนำเนื่องจากไม่พึ่งพาการเคลื่อนไหวทางกล เวลาในการเข้าถึงจึงลดลงเหลือระดับไมโครวินาทีหรือน้อยกว่านั้น

หน่วยความจำแฟลชที่ใช้ใน SSD รุ่นใหม่เป็นหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน หมายความว่ามันยังคงเก็บข้อมูลไว้ได้แม้ว่าจะตัดกระแสไฟแล้วก็ตาม หลักการทำงานคล้ายกับ RAM (ที่อยู่ เซลล์ บัสข้อมูล) แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันการสูญเสียข้อมูลเมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์หรือแม้แต่ในกรณีไฟดับกะทันหัน

โครงสร้างภายในของ SSD เป็นอย่างไร?

ภายในแล้ว SSD ถูกจัดระเบียบเป็นระดับความละเอียดหลายระดับ ข้อมูลถูกจัดเก็บไว้ในเซลล์แต่ละเซลล์ ซึ่งถูกจัดกลุ่มเป็นเพจ และเพจเหล่านี้ก็ถูกจัดกลุ่มเป็นบล็อก โครงสร้างนี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าทำไมการเขียนและการลบข้อมูลจึงทำงานในลักษณะเฉพาะตัวในหน่วยความจำแฟลช

• เซลล์เซลล์คือหน่วยจัดเก็บข้อมูลที่เล็กที่สุด ในเซลล์นั้น บิตตั้งแต่หนึ่งบิตขึ้นไปจะถูกแทนด้วยระดับประจุไฟฟ้าที่แตกต่างกัน
• หน้าหนึ่งหน่วยคือกลุ่มของเซลล์จำนวนมาก โดยปกติจะมีขนาด 4 KB, 8 KB หรือใกล้เคียง และเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดที่ SSD สามารถอ่านหรือเขียนข้อมูลได้
• กลุ่มบล็อกคือกลุ่มของหลายหน้า การลบจะทำในระดับบล็อกเสมอ ไม่ใช่ทีละหน้า

เมื่อคุณบันทึกข้อมูลใหม่ ตัวควบคุม SSD จะเขียนข้อมูลลงในหน้าว่างภายในบล็อกที่มีอยู่ รายละเอียดที่สำคัญคือหน่วยความจำแฟลชไม่สามารถเขียนทับหน้าที่มีการเขียนข้อมูลไปแล้วได้โดยตรงมันจะต้องลบข้อมูลในบล็อกทั้งหมดที่เกี่ยวข้องก่อน

หมายความว่า หากคุณต้องการแก้ไขข้อมูลเพียงไม่กี่กิโลไบต์ในหน้าหน่วยความจำที่ใช้งานอยู่แล้ว ไดรฟ์จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงเฉพาะส่วนนั้นได้ มันจะต้องคัดลอกหน้าหน่วยความจำที่ใช้งานได้ทั้งหมดไปยังบล็อกอื่น ลบข้อมูลในบล็อกทั้งหมด แล้วจึงเขียนข้อมูลที่อัปเดตแล้วลงในบล็อกใหม่กลไกนี้เป็นพื้นฐานสำหรับกระบวนการภายในหลายอย่าง เช่น การเก็บกวาดขยะและการปรับระดับการสึกหรอ

ส่วนประกอบหลักของ SSD และบทบาทของตัวควบคุม

นอกเหนือจากชิปหน่วยความจำ NAND แล้ว SSD รุ่นใหม่ๆ ยังรวมเอาส่วนประกอบสำคัญหลายอย่างที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้ระบบมองเห็นไดรฟ์นั้นเป็นดิสก์ "ปกติ":

• ตัวควบคุมมันเปรียบเสมือน "สมอง" ของฮาร์ดไดรฟ์ ทำหน้าที่แปลงที่อยู่เชิงตรรกะเป็นที่อยู่เชิงกายภาพ ประสานงานการอ่านและการเขียน ตรวจสอบการสึกหรอ และจัดการการเก็บกวาดข้อมูลที่ไม่จำเป็นและคำสั่ง TRIM
• หน่วยความจำแคช (DRAM หรือแคชเสมือน)SSD หลายรุ่นมีชิป DRAM ขนาดเล็กที่ใช้เก็บตารางการแมปและข้อมูลล่าสุดชั่วคราว ส่วนไดรฟ์ราคาถูกบางรุ่นใช้ส่วนหนึ่งของ NAND เองเป็นแคช (เช่น แคช SLC จำลอง)
• อินเตอร์เฟซหมายถึงตัวเชื่อมต่อและโปรโตคอลที่ SSD ใช้ในการสื่อสารกับส่วนอื่นๆ ของระบบ ตัวอย่างเช่น SATA, PCIe, NVMe เป็นต้น
• การจัดสรรทรัพยากรเกินความจำเป็น: พื้นที่หน่วยความจำทางกายภาพที่ผู้ใช้มองไม่เห็น ทำหน้าที่เป็นพื้นที่สำรองสำหรับ แทนที่เซลล์ที่เสียหาย และสามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลภายในได้โดยที่พื้นที่จัดเก็บข้อมูลไม่เต็ม 100%

ตัวควบคุมทำงานได้อย่างยอดเยี่ยม: มันตัดสินใจว่าจะวางข้อมูลแต่ละส่วนไว้ที่ใด กระจายการเขียนไปยังชิปต่างๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ตรวจสอบว่าบล็อกใดกำลังเสื่อมสภาพ และอาศัยอัลก อริธึม การปรับสมดุลการสึกหรอและการแก้ไขข้อผิดพลาด ที่ซับซ้อน เพื่อยืดอายุการใช้งานของหน่วย

ความเร็วในการอ่านข้อมูลของ SSD เทียบกับ HDD

เมื่อระบบปฏิบัติการร้องขอการอ่านไฟล์ เส้นทางที่ข้อมูลใช้ในการอ่านจะแตกต่างกันอย่างมากระหว่างฮาร์ดดิสก์แบบกลไกและ SSD แม้ว่าจากภายนอกทุกอย่างอาจดูเหมือนกันก็ตาม

ในฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) คำขออ่านจะไปถึงตัวควบคุม I/O ซึ่งจะบอกหัวอ่าน/เขียนว่าต้องการเข้าถึงแทร็กและเซกเตอร์ใด แขนของหัวอ่าน/เขียนจะเคลื่อนที่ จานหมุน และเมื่อเซกเตอร์ผ่านใต้หัวอ่าน/เขียน หัวอ่าน/เขียนจะอ่านการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กและแปลงเป็นบิต เวลาที่เสียไปในการเคลื่อนที่ของแขนและการรอให้จานหมุนเรียกว่า เวลาแฝงในการค้นหาและหมุน (seek and spin latency)

SSD ไม่มีแขนหรือจานหมุน เมื่อระบบต้องการอ่านข้อมูล ตัวควบคุมของไดรฟ์จะตรวจสอบตารางการแมปภายใน (ซึ่งแปลงที่อยู่เชิงตรรกะเป็นตำแหน่งหน้าและบล็อกทางกายภาพ) และสั่งให้ชิป NAND อ่านเซลล์ที่เกี่ยวข้องกระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นทางอิเล็กทรอนิกส์ล้วนๆ โดยไม่มีการรอคอยทางกลไกใดๆ

หากบล็อกหน่วยความจำที่เกี่ยวข้องถูกทำเครื่องหมายภายในว่าไม่ได้ใช้งานหรือมีหน้าข้อมูลที่ไม่ถูกต้องจำนวนมาก SSD สามารถเรียกใช้กระบวนการเก็บกวาดขยะภายในได้ โดยจะคัดลอกหน้าข้อมูลที่มีประโยชน์ไปยังบล็อกอื่นและปล่อยบล็อกเก่าให้ว่างสำหรับการเขียนในอนาคต โดยพยายามลดผลกระทบต่อประสิทธิภาพให้น้อยที่สุด

กระบวนการเขียนและลบข้อมูลบน SSD

การเขียนข้อมูลลงในฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) นั้นค่อนข้างง่าย: หัวอ่าน/เขียนจะเคลื่อนไปยังเซกเตอร์ว่างและเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กของบิตตามเนื้อหาที่จะบันทึก เซกเตอร์เดียวกันสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ถึงพันครั้ง ตราบใดที่พื้นผิวแม่เหล็กยังอยู่ในสภาพดี

อย่างไรก็ตาม ในการเขียนข้อมูลลง SSD นั้น จะต้องคำนึงถึงข้อจำกัดที่ว่าคุณไม่สามารถเขียนทับหน้าข้อมูลแต่ละหน้าได้โดยไม่ต้องลบทั้งบล็อกก่อนนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเมื่อคุณแก้ไขไฟล์ SSD จึงมักจะ:

1. คัดลอกข้อมูลที่ถูกต้องจากบล็อกที่ได้รับผลกระทบไปยังบล็อกใหม่ที่ว่างอยู่
2. รวมการเปลี่ยนแปลงที่คุณต้องการบันทึกเข้าไปในบล็อกนั้น
3. ทำเครื่องหมายบล็อกเก่าว่าไม่ถูกต้องเพื่อลบในภายหลัง

ในการดำเนินการเหล่านี้ ไดรฟ์จะสงวนพื้นที่ทางกายภาพเพิ่มเติมบางส่วนที่คุณมองไม่เห็น พื้นที่ที่ซ่อนอยู่นี้ช่วยให้สามารถย้ายและทำสำเนาข้อมูลชั่วคราวในขณะที่ทำการบำรุงรักษาภายใน โดยที่คุณจะไม่สังเกตเห็นประสิทธิภาพที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในแต่ละครั้งที่มีการเขียนข้อมูลจำนวนเล็กน้อย

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว การลบจะดำเนินการเป็นกลุ่มเสมอ ตัวควบคุมจะจัดกลุ่มกลุ่มที่มีหน้าจำนวนมากที่ถูกทำเครื่องหมายว่าไม่ถูกต้อง และเมื่อมีประสิทธิภาพก็จะลบกลุ่มเหล่านั้นเพื่อนำกลับมาใช้งานเป็นกลุ่มว่างอีกครั้ง กระบวนการทั้งหมดนี้เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับคำสั่ง TRIM ซึ่งเราจะกล่าวถึงในอีกสักครู่

การตัดแต่ง การเก็บขยะ และการปรับระดับการสึกหรอ

เพื่อป้องกันไม่ให้ SSD สูญเสียประสิทธิภาพหลังจากใช้งานไปได้ไม่กี่เดือน ระบบปฏิบัติการและตัวควบคุมจะต้องทำงานร่วมกันโดยใช้เทคนิคหลายอย่าง

คำสั่งTRIMช่วยให้ระบบปฏิบัติการแจ้งให้ SSD ทราบว่าบล็อกใดบ้างที่ไม่มีข้อมูลที่ถูกต้องอีกต่อไป (เช่น หลังจากลบไฟล์) これにより、フィントリングのフィントのフィントリングのフィントリングが容易になり、すべてのフィントリング ...�容

การจัดการข้อมูลที่ไม่จำเป็น (Garbage collection)คือกระบวนการที่ SSD จัดระเบียบข้อมูลใหม่ โดยจะจัดกลุ่มหน้าข้อมูลที่ยังใช้งานได้ซึ่งกระจัดกระจาย คัดลอกไปยังบล็อกที่สะอาดกว่า และเตรียมบล็อกทั้งหมดให้พร้อมสำหรับการลบ การทำงานนี้สามารถทำงานในพื้นหลังได้ในขณะที่ไดรฟ์ไม่ได้ใช้งาน ดังนั้นจึงไม่ส่งผลกระทบต่อผู้ใช้มากนัก

ในทางกลับกัน ก็มีเรื่องของการกระจายการสึกหรอ (wear leveling ) เซลล์หน่วยความจำแฟลช NAND แต่ละเซลล์สามารถทนต่อรอบการเขียนและการลบได้เพียงจำนวนจำกัด หากมีการเขียนข้อมูลลงในพื้นที่เดิมซ้ำๆ เซลล์เหล่านั้นก็จะเสียหายก่อนกำหนด เพื่อป้องกันปัญหานี้ ตัวควบคุมจะกระจายการเขียนไปยังส่วนต่างๆ ของหน่วยความจำ โดยพยายามทำให้มั่นใจว่า เซลล์ทั้งหมดถูกใช้งาน อย่างสม่ำเสมอ

ด้วยการทำงานร่วมกันของ TRIM, การจัดการข้อมูลที่ไม่จำเป็น และการปรับระดับการสึกหรอ ทำให้ SSD รุ่นใหม่สามารถทนต่อปริมาณการเขียนข้อมูลที่สูงมากได้ก่อนที่จะเริ่มเกิดความเสียหาย แม้ว่าผู้ใช้จะไม่รู้ว่ากระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นเบื้องหลังก็ตาม

ประเภทของหน่วยความจำ NAND และความทนทานของ SSD

หน่วยความจำแฟลชแบ่งประเภทตามจำนวนบิตที่แต่ละเซลล์จัดเก็บได้: จำนวนบิตต่อเซลล์ที่มากขึ้นหมายถึงความจุที่มากขึ้นในพื้นที่ทางกายภาพเท่าเดิม แต่ก็มีความบอบบางและทนทานต่อรอบการเขียน น้อยลงด้วย

• SLC (เซลล์ระดับเดียว)เซลล์ละ 1 บิต เร็วและทนทานมาก แต่ราคาแพง แทบจะหายไปจากตลาดผู้บริโภคแล้ว
• MLC (เซลล์หลายระดับ)2 บิตต่อเซลล์ เป็นการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างประสิทธิภาพและความทนทาน ซึ่งปัจจุบันพบได้เกือบเฉพาะในสภาพแวดล้อมระดับมืออาชีพเท่านั้น
• TLC (เซลล์สามระดับ)3 บิตต่อเซลล์ นี่คือประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดใน SSD สำหรับผู้บริโภคในปัจจุบัน เนื่องจากช่วยให้มีความจุสูงในราคาที่เหมาะสม
• QLC (เซลล์ระดับควอด)เซลล์ละ 4 บิต วิธีนี้ช่วยให้มีความหนาแน่นสูงขึ้น แต่จะลดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพการทำงานอย่างต่อเนื่องลงไปอีก

ยิ่งเซลล์แบตเตอรี่ต้องแยกแยะระดับประจุมากเท่าไร การควบคุมแรงดันไฟฟ้าก็ยิ่งต้องละเอียดมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งมีโอกาสสึกหรอทางไฟฟ้ามากขึ้นเท่านั้น ถึงกระนั้น ผู้ผลิตก็ชดเชยข้อเสียนี้ด้วยตัวควบคุมที่ดีกว่า อัลกอริทึมแก้ไขข้อผิดพลาด (ECC) การสำรองไฟที่มากเกินไป และการรับประกันที่ค่อนข้างยาวนาน

ในปัจจุบัน การเห็น SSD สำหรับผู้บริโภคที่มี การรับประกัน 5 ปี และรุ่นสำหรับมืออาชีพที่มีการรับประกันนานถึง 10 ปี นั้นไม่ใช่เรื่องแปลกการทดสอบความทนทานโดยอิสระแสดงให้เห็นว่าไดรฟ์หลายตัวสามารถทนต่อค่า TBW (terabytes written) ที่ผู้ผลิตระบุไว้ได้อย่างสบายๆ บางตัวอาจทนต่อการเขียนข้อมูลได้หลายเพตาไบต์ด้วยซ้ำ ดังนั้น การรู้วิธีตรวจสอบสถานะของไดรฟ์และคาดการณ์ปัญหาล่วงหน้า จึงเป็นสิ่งที่มีประโยชน์

อินเทอร์เฟซและรูปแบบ: SATA, mSATA, M.2, PCIe และ NVMe

นอกจากชนิดของหน่วยความจำแล้ว อินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อก็มีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพที่คุณคาดหวังได้จาก SSD การใช้บัสที่ออกแบบมาสำหรับฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกนั้นแตกต่างจากการใช้เลน PCI Express บนเมนบอร์ดโดยตรงอย่างสิ้นเชิง

SSD แบบ SATA (รวมถึง mSATA และแบบ 2,5 นิ้ว)เป็นรุ่นแรกที่ได้รับความนิยม มันถูกออกแบบมาเพื่อทดแทนฮาร์ดไดรฟ์ขนาด 2,5 นิ้วโดยตรง โดยใช้มาตรฐาน SATA III เดียวกัน ซึ่งทำให้การใช้งานง่ายขึ้นมาก: แทบจะเป็นเรื่องของการถอดฮาร์ดไดรฟ์ออกแล้วติดตั้ง SSD เข้าไปแทน ปัญหาคือ SATA มีความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดประมาณ 550 MB/s ดังนั้นไดรฟ์เหล่านี้จึงใกล้ถึงขีดจำกัดที่มาตรฐานกำหนดไว้ แล้ว

ต่อมาได้มีการพัฒนา SSD ที่เชื่อมต่อผ่าน PCI Express และโปรโตคอล NVMe (Non-Volatile Memory Express) ฟอร์มแฟคเตอร์อย่าง M.2 หรือ U.2 ช่วยให้สามารถใช้เลน PCIe หลายเลน ทำให้ได้ความเร็วในการอ่านแบบต่อเนื่องมากกว่า 3000 MB/sในรุ่นราคาประหยัด และเร็วขึ้นอย่างมากในรุ่นระดับไฮเอนด์

NVMe SSD ยังโดดเด่นในเรื่องความหน่วงต่ำและความสามารถในการจัดการคิว I/O จำนวนมากพร้อมกัน ทำให้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง เช่น การเล่นเกม การตัดต่อวิดีโอ เครื่องเสมือน หรือแอปพลิเคชันระดับมืออาชีพที่ต้องการประสิทธิภาพสูง ด้วยเหตุนี้ หลายรุ่นจึงมาพร้อมกับแผ่นระบายความร้อนเป็นมาตรฐาน เพื่อป้องกันการลดประสิทธิภาพเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปภายใต้ภาระงานหนัก

ในเชิงกายภาพ SSD อาจเป็นแบบติดตั้งภายใน (ติดตั้งภายในพีซี เชื่อมต่อกับเมนบอร์ดผ่าน SATA, M.2 หรือ PCIe) หรือแบบภายนอก โดยใช้เคสที่มีอินเทอร์เฟซ USB 3.x, eSATA หรือ Thunderbolt แบบหลังนี้ทำงานคล้ายกับฮาร์ดไดรฟ์ภายนอกแบบดั้งเดิม แต่มีข้อดีที่ชัดเจนในด้านความเร็ว ความทนทานต่อแรงกระแทก และความสะดวกในการพกพา

ข้อดีและข้อเสียของ SSD เมื่อเทียบกับ HDD

การเปลี่ยนจากฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกไปใช้ SSD มีข้อดีมากมายที่หลายคนทราบกันดีอยู่แล้ว แต่ก็ยังมีรายละเอียดปลีกย่อยบางอย่างที่ควรทำความเข้าใจเพื่อให้เลือกได้อย่างเหมาะสม

ในแง่ของประสิทธิภาพ SSD นั้นเหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด: เวลาในการบูตระบบปฏิบัติการลดลงอย่างมาก เกมและโปรแกรมเปิดได้เร็วขึ้น และคอมพิวเตอร์ตอบสนองได้เร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด SSD แบบ SATA ทั่วไปสามารถคัดลอกไฟล์ได้ที่ความเร็วมากกว่า 500 MB/s ในขณะที่ HDD มีความเร็วอยู่ระหว่าง 30 ถึง 150 MB/s และในด้านความเร็วในการอ่าน/เขียนแบบสุ่ม ซึ่งเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุดในการใช้งานประจำวัน ความแตกต่างนั้น น่าทึ่งมาก

นอกจากนี้ยังได้ประโยชน์จากการใช้พลังงานและระดับเสียงที่ต่ำกว่า เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว SSD จึงใช้พลังงานน้อยลง สร้างความร้อนน้อยลง และเงียบสนิท นี่เป็นคุณสมบัติที่น่ายินดีในแล็ปท็อป (อายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้นและพัดลมทำงานที่ความเร็วต่ำน้อยลง) และในคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะที่พีซีที่เย็นและเงียบเป็น สิ่งสำคัญ

ในแง่ของความทนทานทางกายภาพ SSD มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน: หากคุณทำแล็ปท็อปที่มี HDD ตกขณะที่เครื่องกำลังทำงาน หัวอ่าน/เขียนอาจทำให้แผ่นดิสก์เป็นรอยและข้อมูลของคุณจะหายไป เนื่องจาก SSD ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว จึงทนต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนได้ดีกว่ามาก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องพกพาบ่อยๆ

SSD มีข้อด้อยตรงไหนบ้าง? หลักๆ แล้วมีอยู่สองด้าน คือ ต้นทุนต่อกิกะไบต์ และความทนทานในการเขียนข้อมูลแบบไม่จำกัดจำนวนครั้ง ราคาต่อกิกะไบต์ของ SSD ยังคงสูงกว่า HDD แม้ว่าส่วนต่างจะแคบลงมากแล้วก็ตาม โดยราคาอยู่ที่ประมาณ 0,08-0,10 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อกิกะไบต์สำหรับ SSDเทียบกับ 0,03-0,06 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อกิกะไบต์สำหรับฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไก ขึ้นอยู่กับรุ่นและความจุ

ในส่วนของอายุการใช้งาน หน่วยความจำแฟลชมีจำนวนรอบการเขียนที่จำกัด ในแต่ละครั้งที่ลบและเขียนใหม่ ความต้านทานไฟฟ้าของเซลล์จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ทำให้ต้องใช้แรงดันไฟฟ้ามากขึ้นในการเขียนโปรแกรม ในที่สุด เซลล์นั้นจะไม่สามารถเขียนข้อมูลได้อย่างปลอดภัยอีกต่อไปและถือว่าเสื่อมสภาพ อย่างไรก็ตาม ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบันและการใช้งานทั่วไปของผู้ใช้ตามบ้าน การไปถึงขีดจำกัดนั้นเป็นเรื่องยากมากคุณมีแนวโน้มที่จะอัปเกรดพีซีของคุณก่อนที่ SSD จะเสื่อมสภาพมากกว่า

ความน่าเชื่อถือและการกู้คืนข้อมูล

เป็นไปได้ที่จะกู้คืนข้อมูลที่เสียหายหรือถูกลบจากทั้ง HDD และ SSD แต่กระบวนการนั้นแตกต่างกันมาก และในทางปฏิบัติแล้วSSD นั้นซับซ้อนกว่ามากในการจัดการในระดับการกู้คืนขั้นสูง

สำหรับฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไก ตราบใดที่พื้นผิวแม่เหล็กของแผ่นดิสก์ยังคงอยู่ในสภาพดีพอสมควร ห้องปฏิบัติการเฉพาะทางสามารถถอดประกอบไดรฟ์ ซ่อมแซมหรือเปลี่ยนหัวอ่าน/เขียน และอ่านข้อมูลโดยตรงจากแผ่นดิสก์ได้ วิธีการเขียนและลบข้อมูลของฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกหมายความว่าเศษข้อมูลเก่าจำนวนมากยังคงอยู่เป็นเวลานาน ซึ่งอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์

ใน SSD การใช้ TRIM, การจัดการข้อมูลที่ไม่จำเป็น (garbage collection) และการปรับระดับการสึกหรอ (wear leveling) หมายความว่าข้อมูลที่ถูกทำเครื่องหมายว่าลบแล้วจะถูกเขียนทับและจัดเรียงใหม่ภายใน ทำให้การกู้คืนไฟล์หลังจากช่วงเวลาหนึ่งทำได้ยากมาก มักต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะทางและการเข้าถึงระดับต่ำมากของคอนโทรลเลอร์และชิป NANDและถึงกระนั้นก็ยังไม่มีการรับประกันใดๆ

ไม่ว่าในกรณีใด ทั้ง HDD และ SSD ต่างก็ไม่สามารถป้องกันข้อมูลเสียหายได้ 100% ไม่ว่าจะเป็นไฟดับ เฟิร์มแวร์ผิดพลาด ความผิดพลาดของมนุษย์ หรือมัลแวร์... ด้วยเหตุนี้ กลยุทธ์ที่สมเหตุสมผลที่สุดคือการสำรองข้อมูลและมีระบบสำรองอย่างสม่ำเสมอ (เช่น ด้วยระบบ RAID หรือการสำรองข้อมูลบนคลาวด์) แทนที่จะพึ่งพาไดรฟ์หลักเพียงอย่างเดียว

โดยสรุปแล้ว SSD ได้กลายเป็นมาตรฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการจัดเก็บข้อมูลหลัก เนื่องจากความเร็ว การทำงานที่เงียบ และความทนทาน ในขณะที่ฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไกยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับ "การจัดเก็บข้อมูลราคาประหยัด" สำหรับการจัดเก็บข้อมูลหลายเทราไบต์ การทำความเข้าใจวิธีการทำงานภายในของ SSD จะช่วยให้คุณเห็นคุณค่าของข้อดี ข้อจำกัดที่แท้จริง และตัดสินใจได้อย่างรอบคอบมากขึ้นเมื่อถึงเวลาอัปเกรดพีซีหรือสร้างระบบใหม่