SSD - це твердотільний накопичувач; незалежне, перезаписуваний накопичувач без рухомих механічних частин з використанням флеш-пам'яті; це - твердотільний накопичувач, в якому замість традиційних пластин жорстких дисків, покритих феромагнітним шаром, використовуються чіпи NAND флеш пам'яті. SSD повністю емулює роботу жорсткого диска.

 

NAND пам'ять це - еволюція флеш-пам'яті, чіпи якої мали набагато менше швидкодія, довговічність і конструктивно виглядали більш масивними. На даний момент є три основні варіанти (модифікації) NAND пам'яті:

SLC (однорівнева - Single Level Cell)
MLC (дворівнева - Multi Level Cell)
TLC (трирівнева - Three Level Cell)

Найдорожчими і надійними рішеннями є пристрої на SLC чіпах. Вони дозволяють в кожному осередку пам'яті зберігати тільки один біт інформації. На відміну він них, MLC і TLC чіпи можуть зберігати два і три біти відповідно. Це стало можливим за рахунок використання різних рівнів електричного заряду на затворах осередків пам'яті. Схематично це можна зобразити ось так:

Подібна багаторівнева структура дозволяє різко збільшити ємність чипів при тому ж їх фізичному обсязі (в результаті кожен гігабайт виходить дешевше). Але у MLC і TLC чіпів різко скорочується термін їх "життя", який безпосередньо пов'язаний з кількістю циклів перезапису їх осередків.Для SLC це - 100 000 циклів стирання / запису, для MLC - 10 000, а для TLC - всього 5 000. Таке зниження надійності пов'язано з поступовим руйнуванням діелектричного шару плаваючого затвора осередку через малого резерву зміни його стану під дією електричного струму. Плюс в силу того, що з кожним новим рівнем ускладнюється завдання безпомилкового розпізнавання рівня електричного сигналу, а значить - збільшується загальний час пошуку потрібної осередку з даними, підвищується ймовірність виникнення помилок читання.

Для боротьби з описаними вище явищами, виробникам доводиться розробляти спеціалізовані високоінтелектуальні мікроконтролери управління для SSD дисків, які, крім процедур введення-виведення, повинні записувати інформацію на носій так, щоб мікросхеми його флеш-пам'яті зношувалися рівномірно і контролювати цей знос, балансуючи навантаження, також - проводити корекцію помилок і т.д. 

Саме контролер є слабким місцем твердотільних SSD дисків, так як він більш чутливий до проблем з харчуванням і пошкодження прошивки, що знаходиться в ньому, може привести до повної втрати всіх даних користувача. А їх коректне відновлення - ще більш трудомістка операція, ніж у випадку з HDD дисками. В силу того, що дані розкидані по різних чіпів пам'яті і необхідно коректно відновити первинну їх структуру, а це буває не просто.

На даний момент SSD диск ідеально підходить в ролі системного розділу, на якому встановлена операційна система і програми і - все. Дані і вся робота над ними повинна (по можливості) проходити на другому (HDD) диску. Також твердотільні диски можуть ефективно використовуватися на серверах для кешування статичних даних.

RAM SSD накопичувачі - ще один цікавий різновид твердотільний дисків. 

Подібні гібридні пристрої використовують для зберігання інформації енергозалежні чіпи, повністю ідентичні тим, що використовуються в модулях оперативної пам'яті комп'ютера. Вони мають надшвидкої швидкістю доступу до даних, швидкістю читання і запису і можуть з успіхом застосовуватися для прискорення роботи великих баз даних і там, де потрібно пікове швидкодія. Подібні системи оснащуються акумуляторами для підтримки функціонування при відсутності електроенергії, а більш дорогі моделі - системами резервного копіювання, коли дані копіюються на HDD носій. Принцип роботи тут - той же самий, але функцію чіпів флеш-пам'яті або "млинців" HDD тут виконують звичайні модулі RAM.

SSHD - Гібридний жорсткий диск

Принцип роботи SSHD грунтується на кешуванні найбільш часто використовуваних даних з використанням флеш-пам'яті, тобто SSD-частини «гібрида». Уже при першому запуску операційної системи на ноутбуці / ПК з «гібридом» в незалежну частину пам'яті SSHD поміщаються файли, які потрібні операційній системі для завантаження. В результаті швидкість запуску ОС збільшується, і досить значно.

Гібридний диск показує практично аналогічні результати швидкості передачі файлів в порівнянні зі звичайними жорсткими дисками. Але різниця в роботі різних типів пристроїв стає дуже помітною, якщо порівнювати час доступу до файлів (Access Time).

Що стосується граничність швидкості інтерфейсу, то різниця вже не в рази, а в 15%.

Недоліки теж є, і в першу чергу, це - неможливість вмістити всі критичні дані на SSD-частини SSHD диска. Зазвичай SSD в «гібриді» встановлюється обсягом в 8 ГБ, іноді - більше (наприклад, нерідкі моделі з 32 ГБ флеш-пам'яті), але тоді такий диск буде вже дорожче