Beim Kauf eines neuen Laptops haben Sie vielleicht schon einmal darüber diskutiert, ob ein Gerät mit HDD oder eins mit SSD besser ist^{(HDD is better or one with an SSD)} . Was ist hier HDD ? Wir alle kennen die Festplatte. Es ist ein Massenspeichergerät, das im Allgemeinen in PCs und Laptops verwendet wird. Es speichert das Betriebssystem und andere Anwendungsprogramme. Ein SSD- oder Solid-State- Laufwerk ist eine neuere Alternative zum herkömmlichen Festplattenlaufwerk^{(Hard Disk Drive)} . Es ist erst vor kurzem auf den Markt gekommen und ersetzt die Festplatte, die seit einigen Jahren das primäre Massenspeichergerät ist.

Obwohl ihre Funktion der einer Festplatte ähnelt, sind sie nicht wie HDDs gebaut oder funktionieren wie diese. Diese Unterschiede machen SSDs einzigartig und verleihen dem Gerät einige Vorteile gegenüber einer Festplatte. Teilen Sie uns mehr über Solid-State-Laufwerke, ihre Architektur, Funktionsweise und vieles mehr mit.^{(Let us know more about Solid-State Drives, their architecture, functioning, and much more.)}

Was ist ein Solid-State-Laufwerk (SSD)?

Wir wissen, dass es zwei Arten von Speicher geben kann – flüchtig und nicht flüchtig^{(volatile and non-volatile)} . Eine SSD ist ein nichtflüchtiges Speichergerät. Das bedeutet, dass auf einer SSD^(SSD) gespeicherte Daten auch nach Unterbrechung der Stromversorgung erhalten bleiben. Aufgrund^(Due) ihrer Architektur (sie bestehen aus einem Flash-Controller und NAND -Flash-Speicherchips) werden Solid-State-Laufwerke auch als Flash-Laufwerke oder Solid-State-Disks bezeichnet.

SSDs – Eine kurze Geschichte^{(SSDs – A brief history)}

Festplattenlaufwerke^(Hard) wurden viele Jahre lang hauptsächlich als Speichergeräte verwendet. Die Leute arbeiten immer noch an Geräten mit einer Festplatte. Was hat die Leute also dazu gebracht, nach einem alternativen Massenspeichergerät zu suchen? Wie sind SSDs entstanden ? Lassen Sie uns einen kleinen Blick in die Geschichte werfen, um die Motivation hinter SSDs zu erfahren .

In den 1950er Jahren wurden zwei Technologien verwendet, die der Funktionsweise von SSDs ähneln , nämlich Magnetkernspeicher und Karten-Kondensator-Nur-Lese-Speicher. Aufgrund der Verfügbarkeit billigerer Fassspeicher gerieten sie jedoch bald in Vergessenheit.

Unternehmen wie IBM verwendeten SSDs in ihren frühen Supercomputern. SSDs wurden jedoch nicht oft verwendet, weil sie teuer waren. Später, in den 1970er Jahren, wurde von General Instruments ein Gerät namens Electrically Alterable ROM hergestellt . Auch dies dauerte nicht lange. Aufgrund^(Due) von Haltbarkeitsproblemen gewann dieses Gerät auch nicht an Popularität.

Im Jahr 1978 wurde die erste SSD in Ölfirmen zur Erfassung seismischer Daten eingesetzt. 1979 entwickelte die Firma StorageTek die allererste RAM-SSD .

RAM -basierte SSDs waren lange im Einsatz. Obwohl sie schneller waren, verbrauchten sie mehr CPU- Ressourcen und waren ziemlich teuer. Anfang 1995 wurden Flash-basierte SSDs entwickelt. Seit der Einführung von Flash-basierten SSDs haben bestimmte Industrieanwendungen, die eine außergewöhnliche MTBF-Rate (Mean Time Between Failures)^{(MTBF (mean time between failures))} erfordern, HDDs durch SSDs ersetzt . Solid-State-Laufwerke können extremen Stößen, Vibrationen und Temperaturänderungen standhalten. Somit können sie vernünftige MTBF-Raten unterstützen.^{(MTBF rates.)}

Wie funktionieren Solid State Drives?^{(How do Solid State Drives work?)}

SSDs werden gebaut, indem miteinander verbundene Speicherchips in einem Raster gestapelt werden. Die Chips bestehen aus Silizium. Die Anzahl der Chips im Stapel wird geändert, um unterschiedliche Dichten zu erreichen. Dann werden sie mit Floating-Gate-Transistoren ausgestattet, um eine Ladung zu halten. Daher bleiben gespeicherte Daten in SSDs auch dann erhalten, wenn sie von der Stromquelle getrennt werden.

Jede SSD kann einen der drei Speichertypen^{(three memory types)} haben – Single-Level-, Multi-Level- oder Triple-Level-Zellen.

1. Single-Level-Zellen^{(Single level cells)} sind die schnellsten und langlebigsten aller Zellen. Damit sind sie auch die teuersten. Diese sind so aufgebaut, dass sie jeweils ein Datenbit aufnehmen können.

2. Multi-Level-Zellen^{(Multi-level cells)} können zwei Datenbits enthalten. Für einen gegebenen Raum können sie mehr Daten enthalten als Zellen mit einer Ebene. Sie haben jedoch einen Nachteil – ihre Schreibgeschwindigkeit ist langsam.

3. Triple-Level-Zellen^{(Triple-level cells)} sind die billigsten von allen. Sie sind weniger haltbar. Diese Zellen können 3 Datenbits in einer Zelle halten. Sie schreiben Geschwindigkeit ist die langsamste.

Warum wird eine SSD verwendet?^{(Why is an SSD used?)}

Festplatten^{(Hard Disk Drives)} sind seit geraumer Zeit das Standardspeichergerät für Systeme. Wenn Unternehmen also auf SSDs umsteigen^(SSDs) , hat das vielleicht einen guten Grund. Lassen Sie uns nun sehen, warum einige Unternehmen SSDs für ihre Produkte bevorzugen.

Bei einer herkömmlichen Festplatte^(HDD) haben Sie Motoren, um die Platte zu drehen, und der Lese-/Schreibkopf bewegt sich. In einer SSD wird die Speicherung von Flash-Speicherchips übernommen. Somit gibt es keine beweglichen Teile. Dies erhöht die Haltbarkeit des Geräts.^{(enhances the durability of the device.)}

In Laptops mit Festplatten verbraucht das Speichergerät mehr Strom, um die Platte zu drehen. Da SSDs frei von beweglichen Teilen sind, verbrauchen Laptops mit SSDs relativ weniger Energie. Während Unternehmen daran arbeiten, Hybrid- HDDs zu bauen, die beim Drehen weniger Strom verbrauchen, werden diese Hybridgeräte wahrscheinlich mehr Strom verbrauchen als ein Solid-State-Laufwerk.^{(these hybrid devices will probably consume more power than a solid-state drive.)}

Nun, es sieht so aus, als hätte es viele Vorteile, keine beweglichen Teile zu haben. Auch hier^(Again) bedeutet das Fehlen von sich drehenden Platten oder sich bewegenden R/W-Köpfen, dass Daten fast sofort vom Laufwerk gelesen werden können. Bei SSDs sinkt die Latenz deutlich. Somit^(Thus) können Systeme mit SSDs schneller arbeiten.

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Festplatten^(HDDs) müssen sorgfältig behandelt werden. Da sie bewegliche Teile haben, sind sie empfindlich und zerbrechlich. Manchmal kann sogar eine kleine Erschütterung durch einen Sturz die Festplatte^(HDD) beschädigen . Aber SSDs haben hier die Oberhand. Sie halten Stößen besser stand als HDDs . Da sie jedoch eine endliche Anzahl von Schreibzyklen haben, haben sie eine feste Lebensdauer. Sie werden unbrauchbar, sobald die Schreibzyklen erschöpft sind.

Arten von SSDs^{(Types of SSDs)}

Einige der Eigenschaften von SSDs werden durch ihren Typ beeinflusst. In diesem Abschnitt werden wir die verschiedenen Arten von SSDs besprechen .

1. 2,5 Zoll –^{(2.5” –)} Im Vergleich zu allen SSDs auf der Liste ist dies die langsamste. Aber es ist immer noch schneller als HDD . Dieser Typ ist zum besten Preis pro GB erhältlich. Es ist der heute am häufigsten verwendete SSD -Typ .

2. mSATA – m steht für Mini. mSATA- SSDs sind schneller als 2,5-Zoll-SSDs. Sie werden bevorzugt in Geräten (wie Laptops und Notebooks) verwendet, bei denen Platz kein Luxus ist. Sie haben einen kleinen Formfaktor. Während die Platine bei 2,5″ beiliegt, sind die bei mSATA- SSDs blank. Auch ihre Verbindungsart unterscheidet sich.

3. SATA III – Dies hat einen Anschluss, der sowohl SSD- als auch HDD-kompatibel ist. ^{(This has a connection that is both SSD and HDD compliant.)}Dies wurde populär, als die Leute zum ersten Mal begannen, von HDD auf ^(HDD)SSD umzusteigen . Es ist eine langsame Geschwindigkeit von 550 MBps . Das Laufwerk ist mit einem Kabel namens SATA -Kabel mit dem Motherboard verbunden, so dass es etwas unübersichtlich sein kann.

4. PCIe – PCIe steht für Peripheral Component Interconnect Express . Dies ist die Bezeichnung für den Steckplatz, in dem normalerweise Grafikkarten, Soundkarten und dergleichen untergebracht sind. PCIe-SSDs verwenden diesen Steckplatz. Sie sind die schnellsten von allen und natürlich auch die teuersten. Sie können Geschwindigkeiten erreichen, die fast viermal höher sind als die eines SATA-Laufwerks^{(SATA drive)} .

5. M.2 – Wie m SATA -Laufwerke haben sie eine blanke Platine. M.2-Laufwerke sind physikalisch die kleinsten aller SSD- Typen. Diese liegen glatt an der Hauptplatine an. Sie haben einen winzigen Anschlussstift und nehmen sehr wenig Platz ein. Aufgrund^(Due) ihrer geringen Größe können sie besonders bei hoher Geschwindigkeit schnell heiß werden. Daher verfügen sie über einen eingebauten Kühlkörper/Wärmeverteiler. M.2-SSDs sind sowohl als SATA- als auch als PCIe-Typen^{(PCIe types)} erhältlich . Daher können M.2-Laufwerke unterschiedliche Größen und Geschwindigkeiten haben. Während mSATA- und 2,5-Zoll-Laufwerke NVMe^(NVMe) nicht unterstützen können (was wir als nächstes sehen werden), können M.2-Laufwerke dies.

6. NVMe – NVMe steht für Non-Volatile Memory Express . Der Ausdruck bezieht sich auf die Schnittstelle, durch die SSDs wie PCI Express und M.2 Daten mit dem Host austauschen. Mit einer NVMe - Schnittstelle kann man hohe Geschwindigkeiten erreichen.

Können SSDs für alle PCs verwendet werden?^{(Can SSDs be used for all PCs?)}

Wenn SSDs so viel zu bieten haben, warum haben sie HDDs als Hauptspeichergerät nicht vollständig ersetzt? ^{( why have they not fully replaced HDDs as the main storage device?)}Ein wesentliches Hindernis dafür sind die Kosten. Obwohl der Preis für SSDs^(SSD) jetzt niedriger ist als bei seinem Markteintritt, sind HDDs immer noch die billigere Option^{( HDDs are still the cheaper option)} . Im Vergleich zum Preis einer Festplatte kann eine SSD fast das Drei- bis Vierfache kosten. Außerdem schießt der Preis schnell in die Höhe, wenn Sie die Kapazität des Laufwerks erhöhen. Daher ist es noch nicht für alle Systeme eine finanziell tragfähige Option geworden.

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Ein weiterer Grund, warum SSDs HDDs nicht vollständig ersetzt haben, ist die Kapazität. Ein typisches System mit einer SSD kann eine Leistung im Bereich von 512 GB bis 1 TB haben. Allerdings haben wir bereits HDD -Systeme mit mehreren Terabyte Speicher. Daher sind ^(Therefore)HDDs für Leute, die nach großen Kapazitäten suchen, immer noch die erste Wahl.

Einschränkungen^{(Limitations)}

Wir haben die Geschichte hinter der Entwicklung von SSD gesehen , wie eine SSD aufgebaut ist, welche Vorteile sie bietet und warum sie noch nicht auf allen PCs/laptops verwendet wurde . Jede technologische Innovation hat jedoch ihre Nachteile. Was sind die Nachteile eines Solid-State-Laufwerks?

1. Schreibgeschwindigkeit –^{(Write speed –)} Da keine beweglichen Teile vorhanden sind, kann eine SSD sofort auf Daten zugreifen. Allerdings ist nur die Latenz gering. Wenn Daten auf die Platte geschrieben werden müssen, müssen vorhergehende Daten zuerst gelöscht werden. Daher sind Schreibvorgänge auf einer SSD langsam . Der Geschwindigkeitsunterschied ist für den durchschnittlichen Benutzer möglicherweise nicht sichtbar. Aber es ist ein ziemlicher Nachteil, wenn Sie große Datenmengen übertragen möchten.

2. Datenverlust und Wiederherstellung – Auf Solid-State-Laufwerken gelöschte ^{(Data loss and recovery –)}Daten^(Data) gehen dauerhaft verloren. Da es keine gesicherte Kopie der Daten gibt, ist dies ein großer Nachteil. Der dauerhafte Verlust sensibler Daten kann gefährlich sein. Die Tatsache, dass man von einer SSD^(SSD) verlorene Daten nicht wiederherstellen kann, ist hier also eine weitere Einschränkung.

3. Kosten –^{(Cost –)} Dies könnte eine vorübergehende Einschränkung sein. Da es sich bei SSDs um eine relativ neuere Technologie handelt, ist es nur natürlich, dass sie teurer sind als herkömmliche HDDs . Wir haben gesehen, dass die Preise gesunken sind. Vielleicht werden die Kosten in ein paar Jahren die Leute nicht mehr davon abhalten, auf SSDs umzusteigen^(SSDs) .

4. Lebensdauer –^{(Lifespan –)} Wir wissen jetzt, dass Daten auf die Festplatte geschrieben werden, indem vorherige Daten gelöscht werden. Jede SSD^{(Every SSD)} hat eine festgelegte Anzahl von Schreib-/Löschzyklen. Wenn Sie sich also dem Schreib-/Löschzykluslimit nähern, kann die Leistung der SSD beeinträchtigt werden. Eine durchschnittliche SSD kommt auf etwa 1.00.000 Schreib-/Löschzyklen. Diese endliche Zahl verkürzt die Lebensdauer einer SSD .

5. Lagerung –^{(Storage –)} Wie die Kosten kann dies wiederum eine vorübergehende Einschränkung sein. Bisher sind SSDs^(SSDs) nur in geringer Kapazität erhältlich. Für SSDs höherer Kapazitäten muss man viel Geld berappen. Nur die Zeit wird zeigen, ob wir erschwingliche SSDs mit guter Kapazität haben können.

What is a Solid-State Drive (SSD)? SSD Definition

While buying a new laptop, you might have seеn people debating whether a device with an HDD is better or one with an SSD. What is HDD here? We all are aware of the hard disk drive. It is a mass storage device used generally in PCs, laptops. It stores the operating system and other application programs. An SSD or Solid-State drive is a newer alternative for the traditional Hard Disk Drive. It has come into the market much recently instead of the hard drive, which has been the primary mass storage device for several years.

Although their function is similar to that of a hard drive, they are not built like HDDs or work like them. These differences make SSDs unique and give the device some benefits over a hard disk. Let us know more about Solid-State Drives, their architecture, functioning, and much more.

What is a Solid-State Drive (SSD)?

We know that memory can be of two types – volatile and non-volatile. An SSD is a non-volatile storage device. This means that data stored on an SSD stays even after the power supply is stopped. Due to their architecture (they are made up of a flash controller and NAND flash memory chips), solid-state drives are also called flash drives or solid-state disks.

SSDs – A brief history

Hard disk drives were predominantly used as storage devices for many years. People still work on devices with a hard disk. So, what pushed people to research an alternative mass storage device? How did SSDs come into being? Let us take a small peek into the history to know the motivation behind SSDs.

In the 1950s, there were 2 technologies in use similar to the way SSDs work, namely, magnetic core memory and card-capacitor read-only store. However, they soon faded into oblivion due to the availability of cheaper drum storage units.

Companies such as IBM used SSDs in their early supercomputers. However, SSDs were not used often because they were expensive. Later, in the 1970s, a device called Electrically Alterable ROM was made by General Instruments. This, too, did not last long. Due to durability issues, this device also did not gain popularity.

In the year 1978, the first SSD was used in oil companies to acquire seismic data. In 1979, the company StorageTek developed the first-ever RAM SSD.

RAM-based SSDs were in use for a long time. Although they were faster, they consumed more CPU resources and were quite expensive. In early 1995, flash-based SSDs were developed. Since the introduction of flash-based SSDs, certain industry applications that require an exceptional MTBF (mean time between failures) rate, replaced HDDs with SSDs. Solid-state drives are capable of withstanding extreme shock, vibration, temperature change. Thus they can support reasonable MTBF rates.

How do Solid State Drives work?

SSDs are built by stacking together interconnected memory chips in a grid. The chips are made of silicon. The number of chips in the stack is changed to achieve different densities. Then, they are fitted with floating gate transistors to hold a charge. Therefore, stored data is retained in SSDs even when they are disconnected from the power source.

Any SSD can have one of the three memory types – single-level, multi-level or triple-level cells.

1. Single level cells are the fastest and most durable of all cells. Thus, they are the most expensive too. These are built to hold one bit of data at any given time.

2. Multi-level cells can hold two bits of data. For a givens space, they can hold more data than single-level cells. However, they have a disadvantage – their write speed is slow.

3. Triple-level cells are the cheapest of the lot. They are less durable. These cells can hold 3 bits of data in one cell. They write speed is the slowest.

Why is an SSD used?

Hard Disk Drives have been the default storage device for systems, for quite a long time. Thus, if companies are shifting to SSDs, there is perhaps a good reason. Let us now see why some companies prefer SSDs for their products.

In a traditional HDD, you have motors to spin the platter, and the R/W head moves. In an SSD, storage is taken care of by flash memory chips. Thus, there are no moving parts. This enhances the durability of the device.

In laptops with hard drives, the storage device will consume more power to spin the platter. Since SSDs are devoid of moving parts, laptops with SSDs consume relatively lesser energy. While companies are working to build hybrid HDDs which consume lesser power while spinning, these hybrid devices will probably consume more power than a solid-state drive.

Well, it looks like not having any moving parts comes with plenty of benefits. Again, not having spinning platters or moving R/W heads implies that data can be read from the drive almost instantly. With SSDs, the latency decreases considerably. Thus, systems with SSDs can operate faster.

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HDDs need to be handled carefully. As they have moving parts, they are sensitive and fragile. Sometimes, even a small vibration from a drop can damage the HDD. But SSDs have the upper hand here. They can withstand impact better than HDDs. However, since they have a finite number of write cycles, they have a fixed lifespan. They become unusable once the write cycles are exhausted.

Types of SSDs

Some of the features of SSDs are influenced by their type. In this section, we shall discuss the various types of SSDs.

1. 2.5” – Compared to all the SSDs on the list, this is the slowest. But it is still faster than HDD. This type is available at the best price per GB. It is the most common type of SSD in use today.

2. mSATA – m stands for mini. mSATA SSDs are faster than 2.5” ones. They are preferred in devices (such as laptops and notebooks) where space is not a luxury. They have a small form factor. While the circuit board in 2.5” is enclosed, the ones in mSATA SSDs are bare. Their connection type also differs.

3. SATA III – This has a connection that is both SSD and HDD compliant. This became popular when people first started transitioning to SSD from HDD. It is slow speed of 550 MBps. The drive is connected to the motherboard using a cord called the SATA cable so that it can be a bit cluttered.

4. PCIe –PCIe stands for Peripheral Component Interconnect Express. This is the name given to the slot that usually houses graphic cards, sounds cards, and the like. PCIe SSDs use this slot. They are the fastest of all and naturally, the most expensive too. They can reach speeds that are almost four times higher than that of a SATA drive.

5. M.2 – Like mSATA drives, they have a bare circuit board. M.2 drives are physically the smallest of all SSD types. These lie smoothly against the motherboard. They have a tiny connector pin and take up very little space. Due to their small size, they can quickly become hot, especially when the speed is high. Thus, they come with a built-in heatsink/heat spreader. M.2 SSDs are available in both SATA and PCIe types. Therefore, M.2 drives can be of varying sizes and speeds. While mSATA and 2.5” drives cannot support NVMe (which we will see next), M.2 drives can.

6. NVMe – NVMe stands for Non-Volatile Memory express. The phrase refers to the interface through with SSDs such as PCI Express and M.2 exchange data with the host. With an NVMe interface, one can achieve high speeds.

Can SSDs be used for all PCs?

If SSDs have so much to offer, why have they not fully replaced HDDs as the main storage device? A significant deterrent to this is the cost. Although the price of SSD is now lesser than what it was, when it made an entry into the market, HDDs are still the cheaper option. Compared to the price of a hard drive, an SSD can cost almost thrice or four times higher. Also, as you increase the capacity of the drive, the price quickly shoots up. Therefore, it has not yet become a financially viable option for all systems.

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Another reason why SSDs have not fully replaced HDDs is capacity. A typical system with an SSD can have power in the range of 512GB to 1TB. However, we already have HDD systems with several terabytes of storage. Therefore, for people who are looking at large capacities, HDDs are still their go-to option.

Limitations

We have seen the history behind the development of SSD, how an SSD is built, the benefits it provides, and why it has not been used on all PCs/laptops yet. However, every innovation in technology comes with its set of drawbacks. What are the disadvantages of a solid-state drive?

1. Write speed – Due to the absence of moving parts, an SSD can access data instantly. However, only latency is low. When data has to be written on the disk, previous data needs to be erased first. Thus, write operations are slow on an SSD. The speed difference may not be visible to the average user. But it is quite a disadvantage when you want to transfer huge amounts of data.

2. Data loss and recovery –Data deleted on solid-state drives is lost permanently. Since there is no backed-up copy of data, this is a huge disadvantage. Permanent loss of sensitive data can be a dangerous thing. Thus, the fact that one cannot recover data lost from an SSD is another limitation here.

3. Cost – This could be a temporary limitation. Since SSDs are a relatively newer technology, it is only natural that they are expensive than traditional HDDs. We have seen that the prices have been reducing. Maybe in a couple of years, the cost will not be a deterrent for people to shift to SSDs.

4. Lifespan – We now know that data is written to the disk by erasing previous data. Every SSD has a set number of write/erase cycles. Thus, as you near the write/erase cycle limit, the SSD’s performance may be affected. An average SSD comes with about 1,00,000 write/erase cycles. This finite number shortens the lifespan of an SSD.

5. Storage – Like cost, this can again be a temporary limitation. As of now, SSDs are available only in a small capacity. For SSDs of higher capacities, one must shell out a lot of money. Only time will tell whether we can have affordable SSDs with good capacity.

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