Dlaczego dyski SSD mają dziwne rozmiary?

Dlaczego dyski SSD mają rozmiary takie jak 240 GB lub 120 GB, a nie zwykłe 256 GB lub 512 GB? Liczby te mają znacznie większy sens niż 240 lub 120.

Podczas gdy wiele nowoczesnych dysków SSD, takich jak seria 840 EVO, zapewnia rozmiary, które lubisz, wspomniane 256 GB, producenci zachowali trochę miejsca na mechanizmy przeciwdziałające spadkom wydajności i wadom.

Jeśli - na przykład - kupiłeś dysk 120 GB, możesz być całkiem pewien, że to naprawdę 128 GB. Zachowana przestrzeń po prostu daje kontrolerowi / oprogramowaniu sprzętowemu miejsce na rzeczy takie jak TRIM, Garbage Collection i Wear Leveling. Powszechną praktyką było pozostawienie odrobiny miejsca niepodzielonego - na wierzchu miejsca, które zostało już niewidoczne przez kontroler - gdy dyski SSD po raz pierwszy trafiły na rynek, ale algorytmy stały się znacznie lepsze, więc nie trzeba zrób to już.

EDYCJA: Pojawiły się komentarze na temat tego, że zjawisko to należy wyjaśnić rozbieżnością między reklamowaną przestrzenią, wyrażoną w GigaBytes (np. 128 x 10 ^ 9 bajtów) w porównaniu z wartością GibiByte, którą pokazuje system operacyjny, co stanowi większość czas - potęga dwóch, w tym przykładzie obliczona na 119,2 Gibibajta.

O ile wiem, jest to coś, co stanowi uzupełnienie rzeczy już wyjaśnionych powyżej. Chociaż z pewnością nie mogę określić, które dokładne algorytmy potrzebują większości dodatkowej przestrzeni, obliczenia pozostają takie same. Producent montuje dysk SSD, który rzeczywiście wykorzystuje moc dwóch liczb komórek flash (lub ich kombinacji), chociaż kontroler nie wyświetla całej tej przestrzeni systemowi operacyjnemu. Pozostała przestrzeń jest reklamowana jako gigabajty, w tym przykładzie otrzymasz 111 Gibibajtów.

Zarówno mechaniczne, jak i półprzewodnikowe dyski twarde mają pojemność większą niż pojemność znamionowa. „Dodatkowa” pojemność jest odłożona na bok, aby zastąpić uszkodzone sektory, więc dyski nie muszą być idealnie wyprowadzone z linii montażowej, a więc złe sektory mogą być ponownie mapowane później podczas użytkowania do wolnych sektorów. Podczas wstępnych testów w fabryce wszelkie uszkodzone sektory są mapowane na sektory zapasowe. Gdy dysk jest używany, monitoruje sektory (za pomocą procedur korekcji błędów w celu wykrycia błędów poziomu bitów), a gdy sektor zaczyna się psować, kopiuje sektor na zapasowy, a następnie odwzorowuje go ponownie. Za każdym razem, gdy żądany jest ten sektor, napęd przechodzi do nowego sektora, a nie do sektora pierwotnego.

W przypadku napędów mechanicznych mogą dodawać dowolną ilość wolnej pamięci, ponieważ kontrolują kodowanie serwomechanizmu, głowicy i talerza, dzięki czemu mogą mieć znamionową pojemność 1 terabajta z dodatkowym 1 gigabajtem wolnej przestrzeni do ponownego mapowania sektora.

Jednak dyski SSD korzystają z pamięci flash, która zawsze jest produkowana w potęgach dwóch. Krzem wymagany do zdekodowania adresu jest taki sam dla 8-bitowego adresu uzyskującego dostęp do 200 bajtów, jak dla 8-bitowego adresu uzyskującego dostęp do 256 bajtów. Ponieważ ta część krzemu nie zmienia swojego rozmiaru, najskuteczniejszym zastosowaniem nieruchomości krzemowej jest użycie mocy dwóch w rzeczywistej pojemności błysku.

Tak więc producenci napędów utknęli z całkowitą surową mocą na potęgach 2, ale wciąż muszą odłożyć część surowej mocy na odwzorowanie sektora. Prowadzi to do 256 GB pojemności pierwotnej, zapewniając na przykład tylko 240 GB pojemności użytecznej.

Mówiąc najprościej, wszystkie dyski SSD w zasadzie nie są tym, co reklamują. To, co reklamują, to „użyteczne” miejsce na dysku. W przypadku większości dysków z 120 „użytecznymi” GB miejsca na dysku podstawowym jest dysk 128 GB. 8 GB jest zarezerwowane na niektóre określone zadania zarządzania w tle, jak wspomniano wcześniej.

Teraz, technicznie rzecz biorąc, mogliby uderzyć innym chipem w kawałek, aby uzyskać 128 GB „użytecznej” przestrzeni, ale to kosztuje więcej pieniędzy. Firmy produkujące dyski zdały sobie sprawę, że ludziom bardziej zależy na tym, jak duży jest ich dysk niż na tym, czy jego powierzchnia użytkowa jest w rzeczywistości wielokrotnością liczby 2.

Sidenote - istnieje kilka sposobów pisania wymaganego kodu systemowego, dlatego zobaczysz dyski 120, 124 i 128 GB od różnych producentów. Wszystkie mają 128 GB „surowej” przestrzeni, ale inaczej obsługują wymagane elementy tła. Żadna wersja kodowania dysku nie jest tak lepsza niż inne, że można to zauważyć w większości przypadków. Możesz zauważyć niewielką różnicę w testach wydajności, ale jest bardzo mało prawdopodobne, aby to zauważyć, chyba że komputer wykonuje ciężkie prace i nie wiesz, czego szukać.

Wzrastanie o potęgę dwóch jest ściśle matematyczną koncepcją, która ułatwia korzystanie ze skrótów matematycznych w komputerze opartym na dwóch stanach. To znaczy, że komputer może wykonać mnożenie lub dzielenie liczb całkowitych przez współczynnik dwa tak łatwo, jak można pomnożyć lub podzielić liczbę przez 10. Po prostu przesuwasz cyfry w lewo lub w prawo bez faktycznego wykonywania obliczeń.

Każdy język programowania ma operatory dla tych prostych operacji, w językach podobnych do C, są one n >> mrównież shift n right m bitsaka divide n by 2^mi n << maka shift leftaka multiply n by 2^m. Wewnątrz procesora operacja ta zwykle zajmuje jeden cykl i dzieje się z danymi w miejscu. Każda inna operacja arytmetyczna, taka jak pomnożenie przez 3, wymaga wywołania ALU [Arithmetic Logic Unit] w celu spędzenia dodatkowego cyklu lub dwóch zebrań bitów i skopiowania wyniku z powrotem do określonego rejestru. Niebo pomoże ci, jeśli potrzebujesz precyzji dziesiętnej, a zaangażuje się FPU [Floating Point Unit].

W każdym razie dlatego twój komputer lubi nazywać wszystko wewnętrznie potęgami dwóch osób. Gdyby maszyna musiała przejść do operacji ALU za każdym razem, gdy chciała wykonać prostą matematykę, aby obliczyć przesunięcie wskaźnika pamięci, komputer działałby o rząd wielkości wolniej.

Z drugiej strony wzrost fizycznej pamięci masowej jest mniej zależny od surowej matematyki binarnej niż od fizyki, inżynierii i * dławików w słowie * marketing. W przypadku tarczy wrzecionowej pojemność jest określana przez: liczbę talerzy, rozmiar talerzy, rozmiar „cylindrów” i liczbę sektorów, które mogą zmieścić się w cylindrze. Są one na ogół determinowane bardziej przez fizyczne możliwości sprzętu i precyzję głowic odczytu / zapisu niż cokolwiek innego.

Nie jestem tak dogłębnie zaznajomiony z wewnętrzną charakterystyką dysków SSD, ale wyobrażam sobie, że skalowanie jest oparte na: możemy zbudować tablicę N x M sektorów NAND, nałożyć na nich warstwę K głęboko w chipie i zmieścić je w chipy J dysk twardy 2,5 ". Zarezerwuj H% z nich na optymalizację wydajności, zaokrąglaj liczbę do najbliższej wielokrotności 5/10/20, a to pojemność dysku, który wydrukujemy na pudełku.

Wykonywanie któregokolwiek z tych obliczeń do zgrabnej potęgi dwóch osób będzie kompletnym przypadkiem i nie przyniesie nikomu korzyści.

W starszych dyskach SSD pojemność była wielokrotnością 8, ponieważ w „bajcie” znajduje się 8 „bitów” (0/1). Podobnie jak w przypadku dysków flash, ludzie nie widzieli korzyści z dysku SSD i każdy „kawałek” pomógł.

Teraz, gdy konsumenci są bardziej świadomi technologii SSD, a także dzięki postępowi w tej technologii, producenci dysków SSD przenoszą ich z powrotem do bardziej znanych liczb, łącząc „szacowanie” rozmiaru, podobnie jak na rynku dysków twardych, i łącząc układy o różnych rozmiarach aby uzyskać parzystą liczbę 10, (np. 6 GB + 4 GB = 10 GB)