Ổ cứng thể rắn hoạt động như thế nào?
Ngày nay, cho dù bạn đang mua một máy tính mới hay nâng cấp một máy tính cũ, bạn sẽ muốn mua một ổ cứng thể rắn (SSD) thay vì ổ cứng truyền thống (HDD). Thật vậy, chuyển từ ổ cứng HDD sang SSD là một trong những cách nâng cấp hiệu suất PC tốt nhất mà bạn có thể thực hiện.
Nhưng bằng cách nào? Và tại sao? Điều gì khiến SSD trở thành một công nghệ đột phá như vậy?
Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu chính xác SSD là gì, cách SSD thực sự hoạt động và hoạt động, tại sao SSD lại hữu ích đến vậy và một nhược điểm chính của SSD mà bạn nên biết.
Mục Lục
Hiểu máy tính và bộ nhớ
Để hiểu cách hoạt động của SSD và tại sao chúng lại hữu ích như vậy, tốt nhất bạn nên hiểu cách hoạt động của bộ nhớ máy tính. Kiến trúc bộ nhớ của máy tính được chia thành ba khía cạnh:
-
Các bộ nhớ đệm
-
Các kỉ niệm
-
Các ổ dữ liệu
Mỗi khía cạnh này phục vụ một chức năng quan trọng xác định cách chúng hoạt động.
Bộ nhớ đệm là bộ nhớ trong cùng. Khi chạy, máy tính của bạn sử dụng bộ đệm như một sân chơi cho các phép tính và quy trình dữ liệu. Các đường dẫn điện đến bộ nhớ đệm là ngắn nhất, giúp cho việc truy cập dữ liệu gần như tức thời. Tuy nhiên, bộ nhớ đệm rất nhỏ nên dữ liệu của nó liên tục bị ghi đè.
Ký ức là trung gian. Bạn có thể biết nó là RAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên). Đây là nơi máy tính của bạn lưu trữ dữ liệu liên quan đến các chương trình và quy trình đang hoạt động. Truy cập vào RAM chậm hơn so với truy cập vào bộ nhớ cache, nhưng chỉ đáng kể như vậy.
Ổ đĩa dữ liệu là nơi mọi thứ khác được lưu trữ lâu dài. Đó là nơi lưu giữ tất cả các chương trình, tệp cấu hình, tài liệu, tệp nhạc, tệp phim và mọi thứ khác của bạn. Khi bạn muốn truy cập một tệp hoặc chạy một chương trình, máy tính cần tải nó từ ổ dữ liệu và vào RAM.
Điều quan trọng cần biết là có một sự khác biệt lớn về tốc độ giữa ba. Trong khi bộ nhớ cache và RAM hoạt động với tốc độ trong nanogiây, ổ đĩa cứng truyền thống hoạt động với tốc độ trong milligiây. Về bản chất, ổ đĩa dữ liệu chính là nút thắt cổ chai: cho dù mọi thứ khác có nhanh đến đâu, một máy tính chỉ có thể tải và lưu dữ liệu nhanh nhất khi ổ đĩa dữ liệu đó có thể xử lý được.
Đây là lúc SSD bước vào. Trong khi ổ cứng HDD truyền thống chậm hơn nhiều so với bộ nhớ đệm và RAM, thì SSD nhanh hơn nhiều, giảm đáng kể thời gian tải các chương trình và quy trình khác nhau. Nói một cách đơn giản, ổ SSD sẽ giúp máy tính của bạn hoạt động nhanh hơn rất nhiều.
Ổ cứng thể rắn hoạt động như thế nào?
Ổ cứng SSD phục vụ mục đích tương tự như ổ cứng: chúng lưu trữ dữ liệu và tệp để sử dụng lâu dài. Sự khác biệt là SSD sử dụng một loại bộ nhớ được gọi là “bộ nhớ flash”, tương tự như RAM. Tuy nhiên, không giống như RAM, bộ nhớ sẽ xóa dữ liệu của nó bất cứ khi nào máy tính tắt nguồn, dữ liệu trên SSD vẫn tồn tại ngay cả khi nó mất nguồn.
Nếu bạn tháo rời một ổ cứng HDD thông thường, bạn sẽ thấy một chồng đĩa từ có kim đọc — loại giống như một máy ghi âm vinyl. Trước khi kim có thể đọc hoặc ghi dữ liệu, các tấm kim phải quay xung quanh đến đúng vị trí.
Trong khi đó SSD sử dụng một mạng lưới các tế bào điện để gửi và nhận dữ liệu một cách nhanh chóng. Các lưới này được tách thành các phần được gọi là “trang” và các trang này là nơi dữ liệu được lưu trữ. Các trang được nhóm lại với nhau để tạo thành “khối”. Hơn nữa, SSD được gọi là “trạng thái rắn” vì chúng không có bộ phận chuyển động.
Tại sao điều này là cần thiết để biết? Vì SSD chỉ có thể ghi vào các trang trống trong một khối. Trong ổ cứng, dữ liệu có thể được ghi vào bất kỳ vị trí nào trên đĩa bất cứ lúc nào và điều đó có nghĩa là dữ liệu có thể dễ dàng bị ghi đè. SSD không thể ghi đè trực tiếp dữ liệu trong các trang riêng lẻ. Họ chỉ có thể ghi dữ liệu vào các trang trống trong một khối.
Vậy thì SSD xử lý việc xóa dữ liệu như thế nào? Khi đủ số trang trong một khối được đánh dấu là không sử dụng, SSD cam kết toàn bộ giá trị dữ liệu của khối vào bộ nhớ, xóa toàn bộ khối, sau đó xác nhận lại dữ liệu từ bộ nhớ trở lại khối trong khi vẫn để trống các trang không sử dụng. Lưu ý rằng việc xóa khối không nhất thiết có nghĩa là dữ liệu đã biến mất hoàn toàn, nhưng bạn vẫn có thể xóa dữ liệu trên SSD một cách an toàn.
Tuy nhiên, hệ quả của cách hoạt động của SSD đồng nghĩa với việc SSD của bạn sẽ trở nên chậm hơn theo thời gian.
Khi bạn có một ổ SSD mới, nó được tải hoàn toàn với các khối chứa đầy trang trống. Khi bạn ghi dữ liệu mới vào SSD, nó có thể ngay lập tức ghi vào các trang trống đó với tốc độ chóng mặt. Tuy nhiên, khi ngày càng có nhiều dữ liệu được ghi, các trang trống sẽ hết và bạn sẽ bị bỏ lại với các trang không sử dụng ngẫu nhiên nằm rải rác khắp các khối.
Vì SSD không thể ghi đè trực tiếp một trang riêng lẻ, nên mỗi khi bạn muốn ghi dữ liệu mới từ thời điểm đó trở đi, SSD cần phải:
-
Tìm một khối có đủ số trang được đánh dấu là “không sử dụng”
-
Ghi lại những trang nào trong khối đó vẫn cần thiết
-
Đặt lại mọi trang trong khối đó thành trống
-
Viết lại các trang cần thiết vào khối mới đặt lại
-
Điền vào các trang còn lại bằng dữ liệu mới
Vì vậy, về bản chất, khi bạn đã xem qua tất cả các trang trống từ lần mua SSD mới, ổ đĩa của bạn sẽ phải trải qua quá trình này bất cứ khi nào nó muốn ghi dữ liệu mới. Đây là cách hoạt động của hầu hết các bộ nhớ flash.
Điều đó nói rằng, nó vẫn nhanh hơn nhiều hơn một ổ cứng HDD truyền thống và tốc độ tăng lên hoàn toàn xứng đáng để mua một ổ SSD thay vì một ổ cứng HDD.
Nhược điểm của Ổ đĩa thể rắn
Bây giờ chúng ta đã biết cách thức hoạt động của ổ đĩa thể rắn, chúng ta cũng có thể hiểu một trong những nhược điểm lớn nhất của nó: bộ nhớ flash chỉ có thể duy trì một số lượng ghi hữu hạn trước khi nó chết.
Có rất nhiều khoa học giải thích lý do tại sao điều này xảy ra nhưng đủ để nói rằng khi SSD được sử dụng, các khoản phí điện trong mỗi ô dữ liệu của nó phải được đặt lại định kỳ. Thật không may, điện trở của mỗi ô tăng nhẹ với mỗi lần đặt lại, điều này làm tăng điện áp cần thiết để ghi vào ô đó. Cuối cùng, điện áp yêu cầu trở nên cao đến mức không thể ghi vào ô cụ thể.
Do đó, các ô dữ liệu SSD có số lần ghi hữu hạn. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là ổ SSD sẽ không tồn tại được lâu! Hãy xem bài viết của chúng tôi về tuổi thọ trung bình của ổ cứng HDD, SSD và flash nếu bạn muốn biết thêm về cách hoạt động của SSD và bộ nhớ flash nói chung.
Bạn có nên nâng cấp lên SSD không?
Ổ cứng thể rắn có những ưu điểm đáng kể so với ổ cứng thông thường. Ngay cả với viễn cảnh SSD của bạn chậm dần theo thời gian, hầu hết các SSD đều được đánh giá trong nhiều năm sử dụng và sẽ tồn tại lâu hơn hầu hết các thành phần phần cứng khác trong máy tính của bạn. Mặc dù một ổ SSD mới có thể đắt hơn một chút so với ổ cứng, nhưng giá ổ cứng thể rắn đã giảm đáng kể, với nhiều người dùng chọn sử dụng SSD làm ổ khởi động để tăng tốc hệ điều hành của họ.
Đọc tiếp
Thông tin về các Tác giả
