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 (зураг, видео, баримт бичиг) зэрэг бүх дижитал мэдээллийг хадгалах үүрэгтэй ч, ажиллах зарчим, гүйцэтгэл, өртөг, эдэлгээ зэрэг олон талаараа эрс ялгаатай билээ.
Энэхүү ялгааг ойлгох нь компьютер худалдан авах, системээ шинэчлэх, эсвэл өгөгдөл хадгалах шийдэл сонгоход чухал ач холбогдолтой.
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 (spinning platters) болон тэрхүү диск дээгүүр хөдөлж мэдээллийг унших/бичих толгой (read/write head) гэсэн механик эд ангиудтай. Өгөгдлийг соронзон бүрхүүлтэй дискүүд дээр физик байдлаар бичиж, уншдаг.
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 (flash memory) ашигладаг бөгөөд цахилгаан цэнэгийн ялгааг ашиглан өгөгдлийг хоёртын тооллын системээр (binary ones and zeros) хадгалдаг. SSD нь NAND чипт суурилдаг бөгөөд цахилгаангүй үед ч өгөгдлөө хадгалдаг (non-volatile) технологи юм.
SSD болон HDD-ийн бүх ялгаа нь тэдний бүтэц дэх суурь зөрүүгээс үүдэлтэй. SSD нь хөдөлгөөнтэй эд ангигүй, электрон аргаар ажилладаг учир илүү хурдан, бат бөх, чимээгүй, эрчим хүчний хэмнэлттэй байдаг. Харин HDD нь эргэлддэг диск, хөдөлгөөнт толгой зэрэг механик эд ангиудтай тул удаан, дуу чимээтэй, биет гэмтэлд эмзэг байдаг.
Энгийнээр хэлбэл, энэхүү “электрон” ба “механик” гэсэн үндсэн ялгаа нь л 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. Энэ процесс нь соронзонг ашиглан өгөгдлийг дискний гадаргуу дээр бичиж, уншиж гүйцэтгэдэг. Өгөгдөл нь хоёртын код (нэг ба тэг) хэлбэрээр хадгалагддаг бөгөөд унших/бичих толгой нь дискний хэсгүүдийг соронзлолын байдлыг өөрчлөх эсвэл илрүүлэх замаар өгөгдлийг илэрхийлдэг.
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. Заримдаа үүнийг semiconductor storage device, solid-state device, эсвэл solid-state disk гэж нэрлэдэг.
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. Sell бүрийн доторх цэнэг нь өгөгдөл болж хадгалагддаг.
Controller: SSD-ийн “тархи” гэж нэрлэгддэг энэхүү бүрэлдэхүүн хэсэг нь өгөгдөл унших/бичих үйлдлүүдийг удирдаж, өгөгдлийн хуваарилалтыг зохицуулдаг. Энэ нь SSD-ийн гүйцэтгэл, эдэлгээнд чухал нөлөөтэй.
Өгөгдлийг cell тутамд хэдэн бит хадгалахаас хамаарч гүйцэтгэл, эдэлгээ, өртөг нь ялгаатай байдаг:
Single-Level Cell (SLC): Cell тутамд нэг бит хадгалдаг. Хамгийн хурдан, удаан эдэлгээтэй боловч хамгийн үнэтэй.
Multi-Level Cell (MLC): Cell тутамд хоёр бит хадгалдаг. Гүйцэтгэл, эдэлгээ, өртгийн сайн тэнцвэрийг санал болгодог.
Triple-Level Cell (TLC): Cell тутамд гурван бит хадгалдаг. Хямд өртөгтэй, багтаамж ихтэй боловч бичих хурд, эдэлгээ нь SLC, MLC-ээс бага.
Quad-Level Cell (QLC): Cell тутамд дөрвөн бит хадгалдаг. Хамгийн өндөр багтаамж, хамгийн хямд өртөгтэй боловч хамгийн бага бичих хурд, эдэлгээтэй.
3D NAND: Санах ойн cell-үүдийг босоо байдлаар хурааж, нягтрал, гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлдэг технологи. Энэ нь дээрх төрлүүдтэй хослуулан ашиглагддаг (жишээ нь, 3D TLC NAND).
Ажиллах зарчим
Унших процесс (Read process): Өгөгдөл авах хүсэлт ирэхэд SSD Controller нь өгөгдлийн блокийн хаягийг олж, тэлэлтийн цэнэгийг уншиж эхэлдэг. Хөдөлгөөнтэй эд анги байхгүй тул энэ үйл явц маш хурдан явагддаг.
Бичих процесс (Write process): Шинэ мэдээлэл бичих эсвэл өгөгдлийг өөрчлөхдөө SSD нь уламжлалт хатуу диск шиг шууд дарж бичих боломжгүй байдаг. Эхлээд хуучин өгөгдлийг боломжтой блок руу хуулж, дараа нь хуучин блокийг устгаж, өөрчлөлттэй өгөгдлийг шинэ блок руу бичдэг. SSD нь энэ зорилгоор нэмэлт дотоод зайтай байдаг.
Garbage Collection: Энэ нь идэвхгүй, хуучирсан өгөгдлийн блокуудыг устгаж, шинэ өгөгдөл хадгалахад зориулж чөлөөлдөг процесс юм. Энэ нь SSD-ийн гүйцэтгэлийг тогтвортой байлгахад чухал үүрэгтэй.
Wear Leveling: Өгөгдлийг бүх NAND flash sell-үүдэд жигд тарааж бичдэг техник юм. Энэ нь sell-үүдийн эдэлгээг уртасгаж, SSD-ийн нийт ашиглалтын хугацааг нэмэгдүүлдэг
SSD vs HDD
| Онцлог (Feature) | SSD (Solid State Drive) | HDD (Hard Disk Drive) |
| Ажиллах зарчим (How it works) | Электрон хэлхээ, NAND flash санах ой ашигладаг, хөдөлгөөнтэй эд ангигүй | Механик эд анги, соронзон эргэлдэгч диск болон унших/бичих толгой ашигладаг |
| Хурд (Speed) | Маш хурдан (200 MB/s-ээс 5000+ MB/s) Зарим PCI Express 5.0 SSD 14,000 MBps хүртэл хурдтай байдаг. | Удаан (30-160 MB/s), RPM-ээр хязгаарлагддаг |
| Эдэлгээ (Durability) | Илүү бат бөх (хөдөлгөөнтэй эд ангигүй), цохилт, уналтад тэсвэртэй | Гэмтэх магадлал өндөр (механик эд ангитай), биет гэмтэлд мэдрэмтгий |
| Өртөг (Cost) | Өндөр | Хямд |
| Багтаамж (Capacity) | Ерөнхийдөө бага (энгийн хэрэглээний загвар 8TB хүртэл), тусгай хэрэгцээнд илүү өндөр байх боломжтой | Ерөнхийдөө өндөр (энгийн хэрэглээний загвар 22TB хүртэл) |
| Эрчим хүчний хэрэглээ (Power Consumption) | Бага, Laptop-ийн battery-ны ашиглалтыг уртасгадаг | Их, диск эргүүлэхэд эрчим хүч шаарддаг |
| Дуу чимээ (Noise) | Дуугүй | Дуу чимээтэй |
| Хэлбэр хэмжээ (Form Factors) | Олон янз (2.5-inch, M.2, PCIe, U.2, AIC, mSATA), жижиг төхөөрөмжид тохиромжтой | Хязгаарлагдмал (2.5-inch, 3.5-inch), механик хэмжээтэй |
| Fragmentation | Fragmentation-д нөлөөлөгддөггүй, учир нь өгөгдөл хадгалагдсан байршлаас үл хамааран бүх хэсэгт ижил хурдтайгаар ханддаг. | Fragmentation буюу файлын хэсгүүд диск дээр тархах нь гүйцэтгэлд нөлөөлж, өгөгдөл хандах хугацааг уртасгадаг. |
Хэлбэр Хэмжээ, загвар:
SSD: Хөдөлгөөнтэй эд ангигүй тул илүү жижиг, олон янзын хэлбэр хэмжээтэй байдаг, энэ нь PC дизайн хийхэд илүү уян хатан байдлыг олгодог.
2.5-inch: Хамгийн түгээмэл хэлбэр хэмжээ бөгөөд 2.5-inch HDD-тэй ижил физик зайд багтахаар зохион бүтээгдсэн.
M.2: Жижиг, саваа хэлбэртэй Form Factor, нимгэн Laptop-уудад болон Motherboard-д шууд холбогддог.
PCIe: Motherboard-ийн PCIe slot-д шууд холбогддог, өндөр гүйцэтгэлтэй Desktop компьютерт ашиглагддаг.
NVMe: PCIe interface-ийг ашигладаг боловч илүү хурдтай протоколтой.
U.2: Өндөр гүйцэтгэлтэй SSD-д зориулагдсан, ялангуяа Enterprise орчинд ашиглагддаг.
Add-in Card (AIC): PCIe slot-д залгагддаг SSD.
mSATA: Стандарт 2.5-inch SSD-ээс жижиг бөгөөд M.2 түгээмэл болохоос өмнө ультра нимгэн Laptop-уудад түгээмэл ашиглагдаж байсан.
External SSDs: USB эсвэл Thunderbolt port-оор холбогддог зөөврийн SSD.
HDD: Эргэлдэгч дискийн улмаас физик хэмжээ нь хязгаарлагдмал.
3.5-inch: Desktop компьютерт ихэвчлэн ашиглагддаг.
2.5-inch: Laptop болон зарим Desktop-т ашиглагддаг.
