[Fachinformatiker] SSD - Solid State Drive

SSD (Solid State Drive, Solid State Disk)

By User5515 - Own work, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=114332790

0. 특징

- 반도체(Halbleiter)를 이용하여 정보를 저장하는 보조 기억 장치.

- 움직이는 부품(->HDD의 플래터)이 없기 때문에 'Drive'라는 명칭은 사실 틀렸다.

- 오직 전기 신호로 움직이고 비휘발성이다

- 메모리 셀에서 데이터를 읽는 데 매우 적은 전력을 사용하나 데이터를 쓰는 작업은 조금 더 많은 전력을 소모하여 수명을 조금씩 소모한다.

 

 

1. Aufbau 구조 

https://namu.wiki/w/SSD/%EA%B5%AC%EC%84%B1%20%EC%9A%94%EC%86%8C

- Controller: Verwaltung der Flash-Bausteine udn der PC-Anbindung

- Flash memory: NAND-Flash-Speicherchips(낸드 플래시 비휘발성 메모리), Feldeffekttransistoren

- DRAM-Cache (디램 휘발성 메모리)

- Anschluss: S-ATA, PCle, M.2, mSATA

- Puffer-Kondensator (Buffer Manager)

 

* 플래시 메모리

- 전기적으로 데이터를 지우고 다시 기록할 수 있는 비휘발성 기억 장치.

- 읽기 속도가 빠르며 HDD 보다 충격에 강하다. 때문에 배터리로 동작하는 장치에서 저장 장치로 많이 사용된다. 

 

* NAND Flash: 각 셀이 직렬 형태로 이루어져서 Random access가 불가능하고 순차적으로 데이터를 읽어냄, 읽기는 느리지만 쓰기/지우기는 빠르다. 

* NOR Flash: 각 셀이 병렬 형태로 이루어져서 읽기 시 Random access 가능(-> 속도가 빠름) 그러나 쓰기/지우기는 느림.  

 

 

 

2. Vorteile und Nachteile 장단점

- Vorteile

 1) 움직이는 부품(물리적인 이동)이 없어서 내구성이 있고(robust) 소음이 없고(lautlos) 전력(Leistungsaufnahme)이 적게 든다.

 2) 반응 시간(Zugriffszeiten)이 짧다: 임의 접근을 하기 때문에 탐색 시간이 걸리지 않아 빠른 속도로 데이터를 주고 받을 수 있다

 

- Nachteile

 1) HDD 처럼 바로 덮어쓰기가 되지 않고 블록단위 삭제를 한 후 쓰기를 수행한다. -> 느리고 셀의 손상을 가져온다

 2) HDD 보다 비싸다 

 

 

 

 

3. Flash-Speicher Level Cell 플래시 메모리 셀 레벨 

한 셀에 몇 단계의 데이터를 담는가에 따라 다음과 같이 나뉜다. 

Von PantheraLeo1359531 - Eigenes Werk, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=112231344

구분	SLC (Single Level Cell)	MLC (Multi Level Cell)	TLC (Triple Level Cell)	QLC (Quad Level Cell)
셀 당 담는 비트	1 Bit (2 Zustände)	2 Bit (4 Zustände)	3 Bit (8 Zustände)	4 Bit (16 Zustände)
용도	저장속도와 내구성위주	적절한 용량과 속도, 내구성 위주	용량과 속도, 재구성의 조화	대용량 위주
읽기	NOR에 비해 느림	SLC 보다 느림	MLC 보다 느림	TLC 보다 느림
쓰기	단일비트 저장 - 빠름	2비트 동시기입 - 느림	3비트 동시기입 - 더욱 느림	4비트 동시기입 - 가장 느림
셀 1개당 수명 (Löschzyklen)	약 최대 10만회(10^5)	약 최대 1만회(10^4)	약 최대 1천회(10^3)	약 최대 100회(10^2)
가격	고가 teuer	보통 mittel	저가 niedrig	최저가 niedrigsten

* 종종 MLC가 셀당 2비트 이상인 셀 레벨들을 통칭하기도 한다. 

 

 

 

4. Wear Laveling 웨어 레벨링

- 모든 블록에 데이터를 분산해 쓰도록 해 특정 블록이 열화했을 때 데이터 소실이나 고장을 막는 동시에 SSD 자체 제품 수명을 늘리는 기술

(Controller verteilt Schreibzugriff möglichst gleichmäßig auf alle Speicherzellen ➔ geringerer Verschleiß, höhere Lebensdauer)

- 보통 SSD의 80% 만 사용

 

5. Over Provisioning 오버 프로비저닝

- 일정 크기를 사용자(Anwender)는 물론 운영체제(Betriebssystem)도 볼 수 없는(keinen Zugriff) 추가 공간으로 넣음 

- SSD 저장 공간의 특정 부분을 캐시로 컨트롤러에 할당하여 SSD 수명을 늘리는 기술. 

- 보통 5% ~ 30% 

 

 

 

+ SSHD (Solid State Hybrid Drive, Hybridfestplatten) 

SSD와 HDD의 Kombination. 여기서 SSD는 빠른 Zwischenspeicher의 역할을 한다.

SSD의 가격이 낮아지며 SSHD의 시장점유율은 적어졌다. 

 

 

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참고 및 출처

https://medium.com/@develicit/ssd%EC%9D%98-%EA%B5%AC%EC%A1%B0-99afa6aba098

SSD의 구조

https://amanan1004.tistory.com/27

NAND, NOR flash Memory에 대해 알아보자

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%86%94%EB%A6%AC%EB%93%9C_%EC%8A%A4%ED%85%8C%EC%9D%B4%ED%8A%B8_%EB%93%9C%EB%9D%BC%EC%9D%B4%EB%B8%8C

솔리드 스테이트 드라이브 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

https://www.itworld.co.kr/news/242774

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