Solid State Disk (SSD) Nedir? Nasıl Çalışır?

Solid State Disk (SSD) Nedir? Nasıl Çalışır? İyi geceler sevgili okurlar, SSD’ler dalında sizlere bir araştırma yaptım ve güzelce derleyerek yayınlamaya karar verdim. Sabit diskler bilgisayar dünyasının en eski ve en az değişime uğrayan parçaları olmuştur. Eski bir Pentium 2 bilgisayarınız da olsa, onun ATA sabit diskini alır ve güncel bir masaüstü bilgisayara kolaylıkla bağlayıp kullanabilirsiniz. Performans tarafından de hiç bir şikayetiniz olmaz, yalnızca kapasitesinin düşüklüğünden muzdarip olabilirsiniz. Mekanik diskler, dönen bir plaka üzerine belirlenen sektörlere hareket eden okuma-yazma kafalarının veriyi manyetik yolla işlemesi mantığına dayalı şekilde çalışır. Yıllar boyu bebek adımlarıyla geliştirilmekte olan mekanik sabit diskler teknolojinin sınırlarına fazlasıyla takılmış durumdalar. Bu vaziyet bundan sonra devrim niteliğinde sayılabilecek SSD teknolojisi sayesinde ortadan yavaş yavaş kalkacaktır. “Bilgisayar en yavaş parçası kadar hızlıdır” sözünü hatırlayıp sabit diskleri bilgisayarları frenleyen en büyük etkin şekilde düşünebiliriz. Aslında bunun tek bir sebebi bulunmaktadır o da mekanik disklerde asla optimum seviyelere düşürülemeyen erişim süresidir. CPU L1 ve L2 ön belleklerinin nano saniye mertebesinde veri erişim süreleri olduğunu, çipset ve ram’ların da 0.001ms’lik haberleşme sürelerini düşündüğümüzde sabit diskten okunan verilerin 15ms gecikme ile erişilebilir olması sistemi Önemli bir darboğaza sokmaktadır. Solid State Disk’lerde ise erişim süreleri 0.1-0.2ms civarlarındadır ki, bu Random Access Memory(RAM) kadar hızlı olmasa da sabit disklere oranla muazzam bir performans anlamına gelir. Günümüzde uygulanan en hızlı sabit disk, 15000RPM dönüş hızına sahip SCSI disklerdir ki onlar dahi 4ms seviyesinde rastgele erişim sürelerine sahiptir. Fakat SSD diskler 0.1ms rastgele erişim süreleri ile veriye 40 kat daha hızlı ulaşabilmekteler. Tamamen serverlar için düşünülmüş SCSI 15000RPM disk ile vaziyet böyleyse, sıkça rastlanan olarak masaüstü pc’lerde uygulanan 7200RPM’lik 12-14ms erişim sürelerine sahip bir SATA-2 diskte vaziyet nedir tahmin edebilirsiniz. Solid State Disk’ler yalnızca erişim süresi avantajına değil, veri güvenliği anlamında da mekanik sabit disklerden aşırı ilerideler. 0 ila 70 derece sıcaklıkta optimum şekilde çalışabilen bu diskler 1500 G’lik vuruş dayanımına sahiptir. G kıymeti yerçekimi ivmesi şekilde bilinmekte ve 9,81m/s2 ederine sahiptir. Dünya üstünde her bireyin omurgasına yerçekim ivmesinden kaynaklanan 800kg civarında yük uygulamaktadır. Fakat insan omurgası bu yüke uygun şekilde yaratıldığından zorlayıcı bir etkisi bulunmamaktadır. Uzaya çıkan astronotlarda ise vücutlarından birden bire kalkan bu yük itibarı ile birkaç hafta arasında eklem rahatsızlıkları ve Önemli fiziksel kemik bozuklukları yaşanmaktadır. Bu nedenle uzay mekiği arasında basınç odalarında yaşamaktalar ve mekik dışında 250KG ağırlığında elbiseler giymekteler. 1500 G değerini biraz daha açmak gerekirse, bir Formula 1 pilotu 300km/s hızla giderken tam güçle frene basarak 2sn’de 60km/s sürate inebilmektedir. Bu halde bile pilotun üzerine kullanılan kuvvet altı G seviyesindedir. Bir duvara çarpan F1 aracında ise, 90 G üzeri ölümcül kabul ediliyor ve en iyi ihtimalle beyin travmasına neden olmaktadır. Bu nedenle 1500 G’ye dayanıklı bir diskin son derece güvenli bulunduğu rahatlıkla söylenebilir. SSD’lerin okuma ve yazma performansına gelince, 100MB/s okuma ve 80MB/s yazma performansını görmekteyiz. Standart bir mekanik SATA-2 sabit diskin de bu değerlerde yada çok fazla az daha hızlı okuma ve yazma yapabildiğini düşünürsek SSD’lerde pek bir kayıp bulunmuyor. Fakat bu tekil dosyaların transferi sırasında ulaşılabilen bir değerdir. sorun büyük bir video dosyasında her iki disk çeşidi de birbirine yakın performans gösterecektir. Fakat çoklu dosyalarda yani yüzlerce dosyaya erişim söz konusu olduğunda SSD diskler 30MB/s bu gibi okuma-yazma değerlerine düşerken, mekanik disklerde bu azalış 300KB/s benzeri dramatik seviyelerde yaşanmaktadır. Bu nedenle program açılışları yada oyun yüklemeleri bu gibi durumlarda SSD disklerin 100 kata kadar daha hızlı olduklarını rahatlıkla söyleyebiliriz. SSD’ler genelde 2.5 inç boyutlarında üretilmekte ve laptoplarda kullanılmaktadır. Masaüstü PC’lerde ise sarsıntılardan doğabilecek veri kayıpları ufak bir ihtimal olduğundan henüz yaygınlaşmaya başlamamıştır. Geleneksel sabit disklerin harcadığı 15 Watt ederine karşılık SSD’ler 2 Watt enerji ile çalışabilmekteler. Daha az ısındıklarından ve hafif olduklarından kullanması daha elverişlidir. Fakat SSD’lerde belirli bir yazma sınırı vardır. sorun bir bölgeye 100 bin kere yazma ve ya silme işlemi yapılabilir. Tabi bu kıymet teknolojinin gelişimiyle daha üst seviyelere çıkartılabilir. Ama bu haliyle de 100 bin kıymeti hiç az bir rakam değil. Normal bir kullanımda en az 5 sene rahat çalışabilecektir. Solid State Disk’ler gerçekte kullandığımız usb flash belleklerin birbirlerine bağlanarak oluşturulduğu bir platformdur. Tabi bunu üstündeki kontrolcü yardımı ile kusursuz şekilde gerçekleştirir ve bir tüm şekilde çalışır. sorun 64GB’lık bir SSD diskte 32 adet 2GB’lık flash hafıza yada 128GB’lıkta 32 adet 4GB’lık flash hafıza kullanılabilir. Bunun bir örneğini sağda içi açılmış SSD kartı üstünde görmektesiniz. Nasıl Çalışır? Flash bellekler EEPROM çiplerin bir çeşididir. Aşağıda veri iletimi ve depolamanın nasıl yapıldığını şematik şekilde görmektesiniz: Mor renkli kutu şekilde görülebilmekte olanlar kontrol ve kayar nokta mekanizmalarını içeren transistörlerdir. Bu iki transistör ince bir oksit tabakasıyla birbirinden ayrılmıştır. Kayar nokta kapısı(floating gate) yalnızca kontrol kapısından(control gate) geçen sözcük çizgisine(wordline) bağlıdır. Bu bağlantı aşamasında hücre 1 değerini alır, bunu 0 yapabilmek için Fowler-Nordheim Tunneling ismi verilen işlem basamağının gerçekleşmesi gerekir. Tunneling işlemi, elektronların kayar nokta kapısındaki hareketini tanımlar. Yaklaşık on ile 13 volt arasında gelen elektrik akımı, yüküyle beraber bit hattından(bitline) gelir ve kayar nokta kapısından girerek herşeyden önce devamlı akım kanalına(drain) daha sonra da kaynak kanalına(source) geçerek topraklanır. Bu yüklenme kayar nokta kapısı transistörünün bir elektron tabancası bu gibi devinim etmesine neden olur. Uyarılmış bu elektronlar ince oksit tabakasının öbür kısmına itilir ve negatif yüklenirler. Bu negatif yüklü elektronlar kontrol ve kayar nokta kapıları bünyesinde bir bariyer vazifesi görürler. Hücre sensörü isimli özel bir yorumlayıcı bölüm bulunur. Bu bölüm yardımı ile kayar nokta kapısından geçen yük miktarı izlenir. Eğer bu kapıdan yükün %50’sinden fazlası geçiyorsa bunun kıymeti 1′dir. Eğer yük miktarı %50′nin altında kalıyorsa da kıymeti 0 şekilde tanımlanır. Flash hafıza çiplerinin içerisinde yer sektör hücrelerdeki elektronlarlar normale dönüp 1 değerini alırlar. Bunu da yüksek gerilim yükü ile oluşan elektrik piyasası ile sağlarlar. Flash bellekler kapalı devredirler ve süregelen döngüsel görevlerin uygulanması biçiminde çalışırlar. Eğer bir veri silinecekse, daha önceden belirlenmiş bloklara gereken elektrik piyasa uygulanır ve blok sıfırlanmış olur. Silinen kısma yeniden yazılması mümkündür. Flash bellekler geleneksel EEPROM’lardan aşırı daha hızlıdırlar. Çünkü EEPROM’lar birim sürede tek byte’lık veri temizleyebilirken, flash belleklerde bu bloklar biçiminde temizlenerek çok fazla daha hızlı silinir ve yine yazılırlar. Arkadaşlar sabah olduğunda öğlenden sonra yazılım derslerine geçeceğim, anlatmamı dilediğiniz özel bir konu yahut ders varsa [email protected] adresine mail atınız. İyi Geceler…


Yapılan Yorumlar
Erdem OFLAZ

Bir mum, diğer mumu tutuşturmakla ışığından bir şey kaybetmez.
 Kategoriler
 Popüler yazılar