SSD Và HDD là gì ?

(KHCN) - Tốc độ phát triển nhanh chóng của công ghệ thông tin hiện nay, chúng ta có thể dễ dàng sắm một chiếc máy tính cá nhân có cấu hình rất cao như CPU 4 nhân, card đồ họa 4GB, Ram 16GB và ổ cứng vài Terabyte.

Tuy nhiên, với cấu hình như vậy nhưng máy vẫn khởi động chậm và chạy các chương trình rất ì ạch, thì nguyên nhân đa phần đều xuất phát từ ổ cứng, bởi đây vẫn là thứ tiến hóa chậm nhất trong các linh kiện máy tính ngày nay.Vì thế, các nhà sản xuất phần cứng luôn không ngừng tìm tòi và phát triển từ thế hệ ổ cứng thông thường HDD (Hard Disk Drive) cho các máy tính để bàn (desktop), các máy tính xách tay (laptop) đến thế hệ ổ cứng mới hơn SSD (Solid State Disk/Solid State Drive) giúp cải thiện rất nhiều về khả năng truy xuất dữ liệu, bảo vệ dữ liệu, kích cỡ và tuổi thọ của ổ cứng.

SSD (Solid State Drive) là một loại ổ cứng thể rắn, được các chuyên gia về phần cứng nghiên cứu và chế tạo nhằm cạnh tranh với các ổ cứng HDD truyền thống, cải thiện về sức mạnh tốc độ, nhiệt độ, độ an toàn dữ liệu và cả về điện năng tiêu thụ. Là loại ổ cứng được cấu thành từ nhiều chip nhớ Non-volatile memory chip (chip nhớ không thay đổi), ổ cứng SSD ghi và lưu dữ liệu trong các chip flash, nhờ vậy việc truy xuất dữ liệu gần như được diễn ra ngay tức khắc cho dù ổ cứng có bị phân mảnh sau một thời gian sử dụng.

Có hai loại chip nhớ được sử dụng nhiều nhất trong chế tạo ổ SSD: Bộ nhớ NAND SLC (Single-Level Cell) – ô nhớ một cấp thường được các doanh nghiệp sử dụng vì giá thành cao hơn (3 USD/GB) và NAND MLC (Multi-Level Cell) – ô nhớ đa cấp được người dùng thông thường sử dụng (~1 USD/GB). Trong đó, các chip SLC chỉ lưu giữ 1 bit/transistor (0 hoặc 1), còn chip MLC lại chứa 2 bit/ transistor (00, 01, 10 và 11). Vì vậy, lượng dữ liệu lưu trữ của chip MLC nhiều gấp hơn đôi chip SLC, nhưng tốc độ đọc trung bình lại chậm hơn hai lần (2x) và tốc độ ghi sẽ chậm hơn ba lần (3x) trên một tế bào bộ nhớ NAND.

Bên cạnh khả năng truy xuất dữ liệu tốc độ cao, ổ cứng thể rắn SSD còn có độ bền tốt. Hiện tại, mỗi chip MLC có thể ghi/xóa 10.000 lần, còn tuổi thọ của chip SLC lên đến 100.000 lần. Ngoài ra, các nhà phát triển phần cứng cũng đã chế tạo thành công loại chip NAND TLC (Triple-Level Cell) nhưng hiện nay vẫn có rất ít sản phẩm sử dụng chip này xuất hiện trên thị trường phổ thông. Tuy TLC là loại chip có khả năng lưu trữ cao hơn hết (3 bit/transistor) nhưng lại thuộc loại kém bền nhất, chỉ đạt tối đa 1000 lần ghi/xóa tức kém hơn loại SLC 100 lần (hiện có ở laptop Samsung 840) và cũng không được người dùng ưa chuộng.

HDD (Hard Disk Drive) là ổ cứng truyền thống, dữ liệu được lưu trữ trên bề mặt các phiến đĩa tròn (Platters) làm bằng nhôm, thủy tinh hoặc gốm được phủ vật liệu từ tính. Trung tâm của ổ đĩa là một động cơ quay (Spindle), để đọc/ghi dữ liệu các nhà sản xuất đã sử dụng các bộ điều khiển truyền động (Actuator) kết hợp với các tay truyền động (Actuator Arm) điều khiển đầu đọc nhỏ (Slider and Read/Write Head) và các cơ này được điều khiển bởi một bộ vi mạch nhỏ ở ngoài, chúng điều khiển đầu đọc ghi đúng vào vị trí trên các đĩa từ (platters) khi đĩa đang quay ở tốc độ cao, đồng thời giải mã các tính hiệu từ tính thành dữ liệu mà máy tính có thể hiểu được. Ổ đĩa cứng HDD cũng là loại bộ nhớ "non-volatile" giống như ổ cứng thể rắn SSD nhưng có cấu trúc hoàn toàn khác. Cấu trúc dữ liệu của ổ cứng HDD được phân chia thành Track (rãnh từ), Sector (cung từ), Cluster (liên cung).

- Track (rãnh từ): Các vòng tròn đồng tâm trên một mặt đĩa dùng để xác định các vùng lưu trữ dữ liệu riêng biệt trên mặt đĩa, mặc định các track này cũng không cố định khi được sản xuất, chúng sẽ được thay đổi lại vị trí khi được định dạng ở cấp thấp (low format) nhằm tái cấu trúc lại cho phù hợp khi đĩa bị hư hỏng (bad block) do sự xuống cấp của phần cơ. Tập hợp các track cùng bán kính của các mặt đĩa khác nhau sẽ tạo thành các trụ (cylinder), chúng ta có 1024 cylinders trên một đĩa cứng (đánh số từ 0 đến 1023). Vì vậy, một ổ cứng sẽ có nhiều cylinder vì có nhiều đĩa từ khác nhau.

- Sector (cung từ): Mỗi track lại được chia thành những các đường hướng tâm tạo thành các sector (cung từ). Sector là đơn vị chứa dữ liệu nhỏ nhất. Theo chuẩn thông thường thì một sector có dung lượng 512 byte. Số sector trên các track từ phần rìa đĩa vào đến tâm đĩa là khác nhau, các ổ đĩa cứng đều chia ra hơn 10 vùng và trong mỗi vùng có tỷ số sector/track bằng nhau.

- Cluster (liên cung): Cluster là một đơn vị lưu trữ gồm một hoặc nhiều sectors. Khi lưu dữ liệu vào ổ cứng, các dữ liệu được ghi vào hàng chục, hoặc hàng trăm clusters liền kề hoặc không liền kề nhau. Nếu không có sẵn các cluster liền nhau, hệ điều hành sẽ tìm kiếm cluster còn trống ở gần và ghi tiếp dữ liệu lên đĩa. Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi toàn bộ dữ liệu được lưu trữ hết.

TH