Speichergerät, das Daten mit NAND-Flash-Speicher und einem Controller speichert. Es hat keine beweglichen Teile und bietet schnelleren wahlfreien Zugriff und höhere Stoßfestigkeit als eine HDD.
Japanische Bezeichnung: SSD
„SSD (Solid-State-Drive)“ kommt in 30 Übungsfragen aus 9 Themen vor, z. B. SRAM und Flash-Speicher, Schnittstellen und Busstandards, CPU und Architektur.
Fachgebiet: SRAM und Flash-Speicher
Eine SSD (Solid-State-Drive) ist ein Speichergerät, das mehrere Chips mit NAND-Flash-Speicher, einen Controller, der sie verwaltet, und in vielen Fällen DRAM für die Adresszuordnungstabelle auf einer Platine vereint. Der Controller übernimmt die FTL, die logische Adressen physischen Orten im Flash zuordnet, ECC zur Fehlerkorrektur, Wear-Leveling, das die Schreibzugriffe über das gesamte Gerät verteilt, und Garbage Collection, die nicht mehr benötigte Blöcke löscht und freien Platz schafft. Indem viele Chips über mehrere Kanäle parallel betrieben werden, erreicht sie höhere Übertragungsraten, als ein einzelner Chip könnte.
SSDs werden über SATA, dieselbe Schnittstelle wie bei HDDs, oder über NVMe, das auf PCI Express läuft, mit dem Host verbunden. SATA ist laut Spezifikation auf 6 Gb/s begrenzt, und die tatsächlichen Übertragungsraten bleiben im Bereich von 500 MB/s. NVMe-SSDs nutzen mehrere PCI-Express-Lanes (meist x4) und können je nach Generation Übertragungsraten von mehreren GB/s erreichen; außerdem können sie viele Befehle parallel verarbeiten, was die Latenz niedrig hält. Zu den Bauformen gehören die Größe einer 2,5-Zoll-HDD, die schmale M.2-Platine in Notebooks und anderswo sowie Bauformen für Rechenzentren.
Eine HDD liest und schreibt, indem sie einen Kopf über rotierende Magnetscheiben bewegt, sodass der Zugriff auf eine entfernte Stelle mehrere Millisekunden dauert. Eine SSD hat keine beweglichen Teile und beantwortet zufällige Lesezugriffe in etwa einigen zehn bis 100 µs, was sie bei Arbeitslasten mit vielen kleinen Dateien besonders schnell macht. Sie verbraucht außerdem weniger Strom, verträgt Stöße und Vibration und ist geräuschlos. Andererseits sind HDDs mit großer Kapazität im Allgemeinen pro Kapazitätseinheit günstiger, und Rechenzentren nutzen HDDs auch zur Speicherung großer Datenmengen. Eine HDD kann an derselben Stelle überschreiben, Flash muss dagegen vor dem Schreiben gelöscht werden, was die interne Verarbeitung einer SSD verkompliziert.
Jedes Neuschreiben schädigt die Isolierschichten in den Zellen von NAND-Flash-Speicher, daher haben SSDs einen Richtwert für die insgesamt schreibbare Datenmenge, angegeben als TBW (Terabytes Written) oder DWPD (Drive Writes Per Day). TLC und QLC, die mehr Bits pro Zelle speichern, haben im Allgemeinen niedrigere Schreibgrenzen. TRIM, mit dem der Host gelöschte Daten meldet, und vor dem Benutzer verborgene Reservefläche (Over-Provisioning) verringern die Schreibverstärkung und verlängern die Lebensdauer. Wie lange Daten ohne Strom erhalten bleiben, hängt stark von Abnutzung und Lagertemperatur ab, und eine stark abgenutzte SSD, die lange warm gelagert wird, kann Daten verlieren.
Antwort: C. Schreibvorgänge nicht auf bestimmte Blöcke zu konzentrieren, sondern über alle zu verteilen und so die Lebensdauer zu verlängern
Da Blöcke nur eine begrenzte Zahl von Schreibzyklen haben, erreichen Blöcke, auf die immer dieselbe logische Adresse schreibt, früh das Lebensende. Beim Wear-Leveling verwaltet der Controller eine Zuordnungstabelle (FTL) zwischen logischen Adressen und physischen Blöcken und verteilt Schreibvorgänge auf Blöcke mit wenigen Löschzyklen. Auch selten überschriebene statische Daten werden gelegentlich verschoben, um die Abnutzung aller Blöcke anzugleichen und so die Lebensdauer des gesamten Produkts zu verlängern.
Antwort: A. Ein Vorgang, bei dem aus Blöcken mit ungültig gewordenen Daten die gültigen Daten an eine andere Stelle verschoben und die Blöcke gelöscht werden, um freien Platz zu schaffen
NAND kann nicht überschrieben werden, und gelöscht wird nur blockweise; bei jedem Überschreiben bleibt daher die alte Version als ungültige Seite zurück. Der Controller wählt Blöcke mit vielen ungültigen Seiten aus, verschiebt die gültigen Daten in einen anderen Block, löscht den ursprünglichen Block und schafft so freien Platz. Dieses zusätzliche Kopieren ist die Ursache der Schreibverstärkung; je weniger freier Platz, desto häufiger tritt es auf, und die Schreibleistung sinkt.
Eine SSD ist im Allgemeinen schneller, besonders beim wahlfreien Zugriff: Eine HDD braucht mehrere Millisekunden, um ihren Kopf zu bewegen, während eine SSD in etwa einigen zehn bis 100 µs antwortet. Große HDDs sind pro Kapazitätseinheit günstiger, daher werden beide für unterschiedliche Zwecke eingesetzt.
SATA ist eine für HDDs entworfene Schnittstelle und laut Spezifikation auf 6 Gb/s begrenzt. NVMe ist ein Protokoll für Flash, das über PCI Express läuft; mehrere Lanes und die parallele Verarbeitung vieler Befehle ergeben höhere Übertragungsraten und niedrigere Latenz.
NAND-Flash-Speicher ist nichtflüchtig, daher bleiben Daten ohne Strom erhalten. Wie lange, hängt jedoch von der Abnutzung durch Neuschreiben und von der Lagertemperatur ab, und eine abgenutzte SSD, die lange warm gelagert wird, kann Daten verlieren.
Auch wenn eine Datei gelöscht wird, schreibt das Betriebssystem nur Verwaltungsinformationen um; die SSD weiß daher nicht, dass diese Daten nicht mehr benötigt werden, und kopiert sie bei der Garbage Collection unnötig weiter.
Welcher Befehl teilt der SSD die vom Betriebssystem gelösch…SSDs zeichnen in NAND-Flash auf und haben daher keine beweglichen Teile wie Scheiben und Köpfe.
Welche Aussage zu den Merkmalen von SSDs im Vergleich zu HD…Je größer die Reserve, desto leichter fällt die Garbage Collection, desto stabiler die Schreibleistung und desto länger die Lebensdauer; bei SSDs für Unternehmen wird daher mehr Reserve vorgesehen.
Welche Aussage zum „Over-Provisioning“ bei SSDs ist richtig?Er wird breit bei kleinen SSDs im M.2-Format verwendet.
Welcher auf PCI Express basierende Schnittstellenstandard w…Auch bei derselben SSD ändert sich das Geschwindigkeitsempfinden je nach Anwendung stark.
Warum wird die Leistung von SSDs oft nicht nur mit der sequ…DRAM (Dynamic Random Access Memory) SLC (Single-Level-Cell) PCI Express Garbage Collection TLC (Triple-Level-Cell) Wear-Leveling Schreibverstärkung (Write Amplification) NVMe Schwellenspannung TRIM