Vi granskade nyligen en 1TB-enhet från Hitachi och började påminna om hårddiskarnas utveckling. Det har gått lite över femtio år sedan IBM introducerade den första hårddisken i september 1956. Denna hårddisk hade en lagringskapacitet på 5 megabyte och bestod av 50 stycken 24-tums plattor i ett hölje som krävde en gaffeltruck för att flytta den. Enheten var endast tillgänglig vid den tiden med IBM 305 RAMAC-systemet som var designat för att bearbeta redovisningsinformation.
Framstegen inom lagringstekniken har varit snabba och rasande sedan den händelserika dagen 1956. Med tiden har hårddiskkapaciteten blivit allt större samtidigt som hårddiskarna har blivit mindre, billigare och generellt sett mycket mer tillförlitliga. Tekniken vi har blivit beroende av för våra lagringskrav har dock egentligen inte förändrats alls. Vi har fortfarande den grundläggande designen där en tallrik belagd med ett ferromagnetiskt material används för att lagra data och snurrar i konstant hastighet med en manöverarm som svävar precis ovanför den som innehåller ett läs-/skrivhuvud för datahämtning eller skapande.
Denna mekaniska process att lagra och hämta data har under åren förvandlats till vad som bara kan betraktas som ett tekniskt underverk, men hela denna design är fortfarande utsatt för katastrof. När allt kommer omkring, vid varje given tidpunkt kan läs-/skrivhuvudet misslyckas eller en fysisk chock kan uppstå som skulle få det att krascha på plattorna och ta med sig värdefull data. Detta är bara ett av många scenarier som kan orsaka dataförlust och den grundläggande karaktären hos hårddisken som en mekanisk enhet har fortfarande inneboende nackdelar som sträcker sig från värme- och strömförbrukning till brusnivåer som ibland är påträngande. Medan vi befinner oss vid punkten för ännu ett designteknikgenombrott som återigen kommer att förbättra kapacitet och hastighet, är hårddisken fortfarande och kommer alltid att förbli en mekanisk enhet.
Det finns alltid en bättre musfälla och idag ska vi ta en snabb titt på ett alternativ till den allestädes närvarande hårddisken. Just den här musfällan går under namnet Solid State Drive. En solid state-enhet är baserad på flashminne tillsammans med en flashkontroller och hanteringsprogramvara. Det första flashminnet uppfanns i Toshibas laboratorier och blev en kommersiell produkt fyra år senare 1988 när Intel introducerade det på detaljhandelsmarknaden.
Solid state-enheter har funnits sedan 1989 men har varit begränsade till högt specialiserade marknader som medicinsk, industriell eller militär användning på grund av de orimliga kostnaderna sedan de introducerades. Faktum är att en 1MB-enhet en gång kostade cirka 3 500 USD och presterade betydligt sämre än dess mekaniska motsvarighet. Men diskarna trivdes inom militären, flyg- och till viss del de medicinska områdena på grund av fördelarna med en flashminnesbaserad enhet. Eftersom dessa enheter inte innehåller några rörliga delar förbrukar de betydligt mindre ström, genererar minimal värme, är helt tysta, och när flashminnen och kontrollerna har mognat erbjuder de nu liknande eller bättre prestanda jämfört med hårddiskar i vissa användningsscenarier.
När vi tittar på marknaden idag ser vi en explosiv tillväxt i användningen av flashminne i allt från mobiltelefoner till iPods. Eftersom volymen flashminne har växt under de senaste åren har priset sjunkit. På senare tid har priset på flashminne sjunkit med cirka 40 % per år i genomsnitt. Tillsammans med prissänkningarna har vi sett en exponentiell ökning av flashminnets kapacitet samtidigt som dess förpackningsfotavtryck har minskat kraftigt. Faktum är att etsningsprocessen nu har nått en 50 nm design jämfört med 90 nm för bara två år sedan. Dessutom har den utbredda användningen av multi-level cell (MLC – 2 bitar per cell) NAND istället för den snabbare men betydligt dyrare single-level cell (SLC – 1 bit per cell) NAND hjälpt till att minska kostnaderna.
Även om storleken och minneskapaciteten nu är konkurrenskraftig (128 GB i en 1,8″ formfaktor), är priset fortfarande betydligt högre jämfört med hårddiskdesigner. Den genomsnittliga kostnaden för en konkurrenskraftig SSD-design på konsumentmarknaden är för närvarande cirka 17 USD per GB lagringsutrymme. Detta är inte gynnsamt att jämföra med $0,25-$0,40 per GB för en vanlig hårddisk idag. Vi är dock vid den punkt där en SSD-produkt kan vara konkurrenskraftig med en hårddisk på konsumentmarknaden baserat på dess fördelar i förhållande till kostnad. i applikationer som en robust bärbar dator eller ultralätt design som kräver extremt låga effektkuvert och stöttålig drift. Det är värt att komma ihåg att för inte så länge sedan kunde de första GB-hårddiskarna lätt kosta flera hundra dollar.
Vi är också vid den punkt där flashkontrollern och mjukvaran kan säkerställa enhetens livslängd men ännu viktigare att dataintegriteten är betydligt bättre än en vanlig hårddisk. Aktuella SSD-produkter som släpps kan säkerställa minst 100 000 skriv-/raderingscykler per sektor, vilket motsvarar en MTBF-klassificering på 1 000 000 timmar. Detta innebär att en genomsnittlig användare kan förvänta sig att använda enheten i cirka 10 år under normala användningsförhållanden eller cirka fem år i ett 100 % påslagstillstånd med en aktiv/tomgångsdriftcykel på 90 %. Dessa siffror kan ändras beroende på programvarans algoritmer för datahantering och faktiska användarmönster.
Tillverkare har börjat tillhandahålla solid state-enheter på konsumentnivå med läshastigheter på 67 MB/sek och skrivhastigheter på 45 MB/sek tillsammans med en slumpmässig läshastighet på 7 000 ingångar/utgångar per sekund (IOPS) för en överföring på 512 byte – mer än 100 gånger snabbare än en hårddisk. Även om IOPS-hastigheten är imponerande och säkerligen bidrar till verkliga prestandaökningar genom att ta bort vissa I/O-flaskhalsar, fann vi att den genomsnittliga slumpmässiga åtkomsthastigheten på 0,12 ms var en ännu större faktor för att ge klassledande prestanda i flera fall.
Vår teknikförhandsvisning idag är baserad på Super talang SSD16GB25/25M Flash Drive som introduceras på de kommersiella och industriella marknaderna just nu. Den här enheten har lägre prestanda än de nyligen släppta konsumentdiskarna från SanDisk och Samsung men kommer att ge oss en tidig titt på SSD-prestanda inom flera områden. Vi kommer att säga i förväg att våra resultat och jämförelser mot två högpresterande hårddiskar bör vara kraftigt tempererade eftersom denna enhet är inriktad på en annan marknadssektor.
Vi testar för närvarande konsumentorienterade SSD-produkter och kommer att ge en fullständig recension inom en snar framtid med en reviderad benchmark-testsvit designad kring Windows Vista och lämplig för att ge direkta jämförelser med de nya hybridhårddiskar som kombinerar NAND-flashminne och en mekanisk hårddisk. att erbjuda det bästa av två världar, eller det tror vi. Under tiden, låt oss se detaljerna på den här enheten.
