NAND フラッシュ 101: SSD とは何ですか

SSDとHDDの違い

Author ファイソン | 2021年4月20日 | 全て, NANDフラッシュ101, テクノロジー

ソリッドステートドライブ (SSD) は、従来のハードドライブの最新の代替品です。その設計により、速度と信頼性が大幅に向上しており、これらの利点はますます高まっています。通常、SSD は従来のハードドライブよりも高価ですが、価格差は縮まり続けています。

SSD の仕組み

SSD の主な特徴は、従来のハードドライブとはまったく異なる方法で動作することです。これらの古いドライブには、磁気コーティングが施されたディスク (または「プラッタ」) が含まれています。ドライブには、ディスク上を移動し、プラッターの小さな個々の部分を磁気北または磁南に配置するヘッドと呼ばれる部品もあり、バイナリコードの 1 と 0 を表します。原理的には、レーザーが平坦なスペースとピットを区別するコンパクトディスクとほぼ同じ概念です。

代わりに、SSD は、USB スティックやカメラのメモリカードでも使用されている NAND フラッシュテクノロジーを使用します。非常に単純化すると、NAND フラッシュでは、電子を配置してデータを書き込み、それらの電子を検出してデータを読み取ります。特定の位置における電子の有無は、バイナリデータの 0 または 1 に対応します。このプロセスで使用されるトランジスタの設計により、NAND フラッシュはデバイスのスイッチがオフの場合でもデータを保存できます。

長所と短所

従来のハードドライブと比較した SSD の主な利点は何ですか?これには、速度と信頼性という 2 つの同様に重要な利点があり、どちらも可動部品がないことによるものです。データの読み取りまたは書き込みのためにドライブのヘッドが正しい場所に移動するのを待つ必要がないため、一般的な動作とデバイスの起動時の両方の速度が向上します。ヘッド機構の磨耗の心配もありません。

可動部品がないということは、SSD が従来のドライブよりも静かで、消費電力が少なく、発熱も少ないことを意味します。

もう 1 つの利点は、SSD が従来のハードドライブよりも小型で軽量であることです。これは、特にその薄さのおかげで、ラップトップやノートブックコンピュータで特に有利になります。また、より多くのフォームファクターで利用できるため、製造時にほとんどのデバイスに適しており、その後のアップグレードにも適しています。
SSD の主な欠点は、ギガバイトごとに従来のドライブよりもコストがかかることです。このガイドで後述する強化された SSD テクノロジーは、そのギャップを埋めるのに役立ちます。

また、視点によっては長所にも短所にもなり得る重要な要素が 1 つあります。従来のハードドライブは、文字通り削除されたデータを消去するのではなく、将来の使用に備えて空き領域を割り当てます。つまり、削除されたと思われるファイルは、特に削除直後に部分的または完全に復元できる可能性があります。

対照的に、最近削除された SSD データは、関連するストレージ領域をリセットする電荷によって事実上「消去」されるため、削除されたデータを取得することは事実上ほぼ不可能になります。ここで視点が役に立ちます。他の人がデータを取得するのを阻止したい場合には最適ですが、自分で取得する必要がある場合にはあまり役に立ちません。

インターフェースとフォームファクター

さまざまな SSD モデルを分類する主な方法は、ホストデバイス (コンピュータなど) とデータを交換するために使用するインターフェイスによって異なります。主な選択肢は次の 2 つです。

SATA III: これは、従来のハードドライブで使用されているのと同じインターフェイスです。つまり、コンピュータとの互換性は向上しますが、最大転送速度は遅くなります。

PCIe: これはグラフィックカードに使用されるものと同じインターフェイスです。 SATA よりもはるかに高速な速度を提供しますが、実際的な利点は、あらゆるユースケースでの追加コストに見合うものではない可能性があります。

一部の SSD は NVMe を使用します。これはインターフェースではなく、 PCIe経由でデータを転送するためのシステム。転送速度が向上するだけでなく、遅延も減少します。つまり、転送がより早く開始されます。

SSD の最も一般的な設計は、通常 SATA を使用する 2.5 インチモデルと、通常 PCIe を使用する長くて狭いアドインカードです。

3 番目の設計である M.2 は、他の 2 つよりも小さいですが、SATA と PCIe の両方と互換性があります。そのため、ポータブルコンピュータやデバイスに特に役立ちます。

マルチレベルセル

最初の SSD には単純な制限がありました。各「セル」には 0 または 1 の 1 ビットのデータしか保存できないため、ドライブの物理サイズを増やさずに容量を増やすためにできることは限られています。

以降のモデルではマルチレベルセルテクノロジーが使用されています。これには、同じセルに異なる電圧で 2 つの異なる電流を流すことが含まれます。つまり、セルは 00、01、10、11 を表す電子の位置の 4 つの異なる組み合わせのいずれかになり、2 ビットのデータを保存できることになります。

その後、この技術はトリプルレベルセル (セルあたり 3 ビットのデータ) に進化し、現在ではクアッドレベルセル (セルあたり 4 ビットのデータ) に進化しました。これは、同じサイズの SSD のストレージ容量が 2 倍、3 倍、さらには 4 倍になることを意味します。

ただし、利点にはいくつかの制限があります。簡単に言うと、通過する電圧が増えると、磨耗が多くなり、寿命が短くなります。一方、単一セル内での電子の位置の組み合わせが増えると、コンピューターがエラーをチェックするのにより多くの時間がかかり、パフォーマンスがある程度低下します。この影響は、ディスクへの大量の書き込みが必要なセットアップ、または遅延が重要な要素となるセットアップで最も顕著です。

メンテナンス

長年ハードドライブを使用している人は、ディスクの最適化の重要性を覚えているかもしれません。簡単に言うと、これはドライブ上のファイルを物理的に再配置して無駄なスペースを削除し、ドライブヘッドが移動する必要がある平均距離を減らし、パフォーマンスを向上させることを意味します。

SSD を使用すると、このようなデフラグは不要なだけでなく、潜在的に有害な。可動部分がないため、データの物理的な配置には何の違いもありません。ファイルを移動すると、不必要な消耗が生じます。さらに悪いことに、コンピュータがファイルの場所を意図的に設定して、一部のセルが他のセルよりも頻繁に書き込まれる範囲を減らすドライブレベリングテクノロジに干渉する可能性があります。ドライブレベリングの目的は、単一セルが消耗するまでの時間を長くすることです。

代わりに、Windows などのオペレーティングシステムは、SSD 用の設定とコマンドを使用します。トリム。これにより、どのデータを削除する必要があるかを追跡し、削除がより効率的に行われるようになり、不必要な書き込みや消去が削減されます。