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प्रवर्धन लिखिए

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एक एसएसडी कचरा संग्रह और पहनने के स्तर के परिणामस्वरूप प्रवर्धन लिखता है, जिससे ड्राइव पर लेखन बढ़ता है और इसके जीवन को कम करता है।[1]

राईट एम्पलीफिकेशन (डब्ल्यूए) फ्लैश मेमोरी और सॉलिड-स्टेट ड्राइव (एसएसडी) से जुड़ी एक अवांछनीय घटना है जहां स्टोरेज मीडिया को भौतिक रूप से लिखी गई जानकारी की वास्तविक मात्रा लिखी जाने वाली तार्किक राशि का एक गुणक है।

क्योंकि फ्लैश मेमोरी को फिर से लिखे जाने से पहले मिटा दिया जाना चाहिए, लिखने के ऑपरेशन की तुलना में इरेज़ ऑपरेशन के बहुत अधिक ग्रैन्युलैरिटी के साथ,[lower-alpha 1] इन कार्यों को करने की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप उपयोगकर्ता डेटा और मेटा डेटा को एक से अधिक बार स्थानांतरित (या पुनर्लेखन) करना पड़ता है। इस प्रकार, कुछ डेटा को फिर से लिखने के लिए फ्लैश के पहले से उपयोग किए गए हिस्से को पढ़ने, अपडेट करने और एक नए स्थान पर लिखे जाने की आवश्यकता होती है, साथ में नए स्थान को शुरू में मिटाने के साथ-साथ यदि यह पहले इस्तेमाल किया गया था। जिस तरह से फ्लैश काम करता है, उसके कारण फ्लैश के बहुत बड़े हिस्से को मिटा दिया जाना चाहिए और वास्तव में नए डेटा की मात्रा की तुलना में फिर से लिखा जाना चाहिए। यह गुणा प्रभाव एसएसडी के जीवन के दौरान आवश्यक लेखन की संख्या को बढ़ाता है, जो उस समय को कम करता है जो इसे मज़बूती से संचालित कर सकता है। बढ़े हुए राइट्स भी फ्लैश मेमोरी में बैंडविड्थ (कंप्यूटिंग) का भी उपभोग करते हैं, जो एसएसडी के लिए लेखन प्रदर्शन को कम कर देता है।[1][3] एसएसडी के WA को कई कारक प्रभावित करेंगे; कुछ को उपयोगकर्ता द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है और कुछ एसएसडी को लिखे गए और उपयोग किए गए डेटा का प्रत्यक्ष परिणाम हैं।

इंटेल और सिलिकॉन सिस्टम (2009 में पश्चिमी डिजिटल द्वारा अधिग्रहित) ने 2008 में अपने पत्रों और प्रकाशनों में राइट एम्पलीफिकेशन शब्द का इस्तेमाल किया।[4] WA को आमतौर पर फ्लैश मेमोरी के लिए किए गए राइट्स और होस्ट सिस्टम से आने वाले राइट्स के अनुपात से मापा जाता है। डेटा संपीड़न (सूचना सिद्धांत में) के बिना, WA एक से नीचे नहीं जा सकता। डेटा संपीड़न का उपयोग करते हुए, सैंडफोर्स ने 0.5 के एक लेखन प्रवर्धन को प्राप्त करने का दावा किया है,[5]। रेफरी>Ku, Andrew (6 February 2012). "Intel SSD 520 रिव्यू: सैंडफोर्स टेक्नोलॉजी: वेरी लो राइट एम्प्लीफिकेशन". TomsHardware. Retrieved 10 February 2012.</ref>

बेसिक एसएसडी ऑपरेशन

See also: Flash memory and Solid-state drive
NAND फ़्लैश मेमोरी 4 KiB पेज में डेटा लिखती है और 256 KiB ब्लॉक में डेटा मिटा देती है।[2]

फ्लैश मेमोरी के संचालन की प्रकृति के कारण, डेटा को सीधे अधिलेखित नहीं किया जा सकता है क्योंकि यह हार्ड डिस्क ड्राइव में हो सकता है। जब डेटा को पहली बार SSD में लिखा जाता है, तो फ्लैश मेमोरी # ऑपरेशन के सिद्धांत सभी मिटाए गए स्थिति में शुरू होते हैं, इसलिए डेटा को एक बार में फ्लैश मेमोरी # NAND मेमोरी का उपयोग करके सीधे लिखा जा सकता है (often 4–8 kilobytes (KB) आकार में)। SSD पर फ्लैश नियंत्रक , जो होस्ट सिस्टम के साथ फ्लैश मेमोरी और इंटरफ़ेस (कंप्यूटर विज्ञान) का प्रबंधन करता है, लॉजिकल-टू-फिजिकल मैपिंग सिस्टम का उपयोग करता है जिसे तार्किक ब्लॉक एड्रेसिंग (LBA) के रूप में जाना जाता है जो फ्लैश अनुवाद परत (FTL) का हिस्सा है। ).[6] जब पहले से लिखे गए पुराने डेटा को बदलने के लिए नया डेटा आता है, तो SSD नियंत्रक नए डेटा को एक नए स्थान पर लिखेगा और नए भौतिक स्थान को इंगित करने के लिए लॉजिकल मैपिंग को अपडेट करेगा। पूर्व स्थान का डेटा अब मान्य नहीं है, और उस स्थान को फिर से लिखे जाने से पहले मिटाने की आवश्यकता होगी।[1][7]

फ्लैश मेमोरी को सीमित संख्या में ही प्रोग्राम और मिटाया जा सकता है। इसे अक्सर फ्लैश मेमोरी#मेमोरी वियर|प्रोग्राम/इरेज़ साइकिल (पी/ई साइकिल) की अधिकतम संख्या के रूप में संदर्भित किया जाता है, यह फ्लैश मेमोरी के जीवन भर बनाए रख सकता है। एकल-स्तरीय सेल (एसएलसी) फ्लैश, जिसे उच्च प्रदर्शन और लंबे धीरज के लिए डिज़ाइन किया गया है, आमतौर पर 50,000 और 100,000 चक्रों के बीच काम कर सकता है। As of 2011, बहु स्तरीय सेल (MLC) फ्लैश को कम लागत वाले अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसकी चक्र गणना आमतौर पर 3,000 और 5,000 के बीच होती है। 2013 से, ट्रिपल स्तरीय सेल (TLC) (उदाहरण के लिए, 3D NAND) फ्लैश उपलब्ध है, जिसमें चक्र की संख्या घटकर 1,000 प्रोग्राम-मिटा चक्र | प्रोग्राम-इरेज़ (P/E) चक्र हो जाती है। एक कम लेखन प्रवर्धन अधिक वांछनीय है, क्योंकि यह फ्लैश मेमोरी पर पी/ई चक्रों की कम संख्या और इस प्रकार एसएसडी जीवन में वृद्धि के अनुरूप है।[1]


मूल्य की गणना

शब्द परिभाषित होने से पहले एसएसडी में लेखन प्रवर्धन हमेशा मौजूद था, लेकिन यह 2008 में था कि दोनों इंटेल[4][8] और सिलिकॉन सिस्टम्स ने अपने पत्रों और प्रकाशनों में इस शब्द का उपयोग करना शुरू कर दिया।[9] सभी SSDs में राइट एम्पलीफिकेशन वैल्यू होती है और यह दोनों पर आधारित होती है कि वर्तमान में क्या लिखा जा रहा है और क्या पहले SSD को लिखा गया था। विशिष्ट एसएसडी के मूल्य को सटीक रूप से मापने के लिए, यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त समय के लिए चयनित परीक्षण चलाया जाना चाहिए कि ड्राइव स्थिर स्थिति में पहुंच गया है।[3]

SSD के लेखन प्रवर्धन की गणना करने का एक सरल सूत्र है:[1][10][11]

गणना के लिए उपयोग की जाने वाली दो मात्राएँ स्व-निगरानी, ​​विश्लेषण और रिपोर्टिंग प्रौद्योगिकी सांख्यिकी (ATA F7/F8;[12] एटीए एफ1/वित्तीय वर्ष)।

मूल्य को प्रभावित करने वाले कारक

कई कारक SSD के लेखन प्रवर्धन को प्रभावित करते हैं। नीचे दी गई तालिका प्राथमिक कारकों को सूचीबद्ध करती है और वे लेखन प्रवर्धन को कैसे प्रभावित करते हैं। चर वाले कारकों के लिए, तालिका नोट करती है कि इसका सीधा संबंध है या उलटा संबंध है। उदाहरण के लिए, जैसे-जैसे ओवर-प्रोविजनिंग की मात्रा बढ़ती है, राइट एम्पलीफिकेशन घटता जाता है (उलटा संबंध)। यदि कारक टॉगल (सक्षम या अक्षम) फ़ंक्शन है तो इसका या तो सकारात्मक या नकारात्मक संबंध है।[1][6][13]

Write amplification factors
Factor Description Type Relationship*
Garbage collection The efficiency of the algorithm used to pick the next best block to erase and rewrite Variable Inverse (good)
Over-provisioning The percentage of physical capacity which is allocated to the SSD controller Variable Inverse (good)
TRIM command for SATA or UNMAP for SCSI These commands must be sent by the operating system (OS) which tells the storage device which pages contain invalid data. SSDs receiving these commands can then reclaim the blocks containing these pages as free space when they are erased instead of copying the invalid data to clean pages. Toggle Positive (good)
Free user space The percentage of the user capacity free of actual user data; requires TRIM, otherwise the SSD gains no benefit from any free user capacity Variable Inverse (good)
Secure erase Erases all user data and related metadata which resets the SSD to the initial out-of-box performance (until garbage collection resumes) Toggle Positive (good)
Wear leveling The efficiency of the algorithm that ensures every block is written an equal number of times to all other blocks as evenly as possible Variable Direct (bad)
Separating static and dynamic data Grouping data based on how often it tends to change Toggle Positive (good)
Sequential writes In theory, sequential writes have less write amplification, but other factors will still affect the real situation Toggle Positive (good)
Random writes Writing non-sequential data and smaller data sizes will have greater impact on write amplification Toggle Negative (bad)
Data compression which includes data deduplication Write amplification goes down and SSD speed goes up when data compression and deduplication eliminates more redundant data. Variable Inverse (good)
Using MLC NAND in SLC mode This writes data at a rate of one bit per cell instead of the designed number of bits per cell (normally two bits per cell) to speed up reads and writes. If capacity limits of the NAND in SLC mode are approached, the SSD must rewrite the oldest data written in SLC mode into MLC / TLC mode to allow space in the SLC mode NAND to be erased in order to accept more data. However, this approach can reduce wear by keeping frequently-changed pages in SLC mode to avoid programming these changes in MLC / TLC mode, because writing in MLC / TLC mode does more damage to the flash than writing in SLC mode.[citation needed] Therefore, this approach drives up write amplification but could reduce wear when writing patterns target frequently-written pages. However, sequential- and random-write patterns will aggravate the damage because there are no or few frequently-written pages that could be contained in the SLC area, forcing old data to need to be constantly be rewritten to MLC / TLC from the SLC area. This method is sometimes called "SLC cache". Toggle Negative (bad)
*Relationship definitions
Type Relationship modified Description
Variable Direct As the factor increases the WA increases
Inverse As the factor increases the WA decreases
Toggle Positive When the factor is present the WA decreases
Negative When the factor is present the WA increases


कचरा संग्रह

Main article: Garbage collection (computer science)
पृष्ठ पूर्ण होने तक ब्लॉक में लिखे जाते हैं। फिर, वर्तमान डेटा वाले पृष्ठों को एक नए ब्लॉक में ले जाया जाता है और पुराना ब्लॉक मिटा दिया जाता है।[2]

डेटा को फ्लैश मेमोरी में पेज नामक इकाइयों में लिखा जाता है (कई कोशिकाओं से बना)। हालाँकि, मेमोरी को केवल ब्लॉक नामक बड़ी इकाइयों में मिटाया जा सकता है (कई पृष्ठों से बना)।[2]यदि ब्लॉक के कुछ पृष्ठों के डेटा की अब आवश्यकता नहीं है (जिसे बासी पृष्ठ भी कहा जाता है), केवल उस ब्लॉक के अच्छे डेटा वाले पृष्ठ पढ़े जाते हैं और पहले से मिटाए गए खाली ब्लॉक में फिर से लिखे जाते हैं।[3]फिर बासी डेटा को मूव न करके छोड़े गए फ्री पेज नए डेटा के लिए उपलब्ध होते हैं। यह कचरा संग्रह (कंप्यूटर विज्ञान) (जीसी) नामक एक प्रक्रिया है।[1][10] सभी SSDs में कचरा संग्रह का कुछ स्तर शामिल होता है, लेकिन वे इस बात में भिन्न हो सकते हैं कि वे प्रक्रिया कब और कितनी तेजी से करते हैं।[10]कचरा संग्रह एसएसडी पर लेखन प्रवर्धन का एक बड़ा हिस्सा है।[1][10]

पढ़ने के लिए फ्लैश मेमोरी को मिटाने की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वे आम तौर पर लिखने के प्रवर्धन से जुड़े नहीं होते हैं। परेशान पढ़ें एरर की सीमित संभावना में, उस ब्लॉक के डेटा को पढ़ा और फिर से लिखा जाता है, लेकिन इससे ड्राइव के राइट एम्पलीफिकेशन पर कोई भौतिक प्रभाव नहीं पड़ेगा।[14]


{{Anchor|BG-GC}पृष्ठभूमि कचरा संग्रह

कचरा संग्रह की प्रक्रिया में डेटा को फ्लैश मेमोरी में पढ़ना और फिर से लिखना शामिल है। इसका मतलब यह है कि होस्ट से एक नए लेखन के लिए पहले पूरे ब्लॉक को पढ़ने की आवश्यकता होगी, ब्लॉक के उन हिस्सों का लेखन जिसमें अभी भी वैध डेटा शामिल है, और फिर नए डेटा का लेखन। यह सिस्टम के प्रदर्शन को काफी कम कर सकता है।[15] कई एसएसडी नियंत्रक पृष्ठभूमि कचरा संग्रह (बीजीसी) को लागू करते हैं, जिसे कभी-कभी निष्क्रिय कचरा संग्रह या निष्क्रिय-समय कचरा संग्रह (आईटीजीसी) कहा जाता है, जहां मेजबान को नया लिखने की आवश्यकता से पहले फ्लैश मेमोरी के ब्लॉक को समेकित करने के लिए नियंत्रक निष्क्रिय समय का उपयोग करता है। आंकड़े। यह डिवाइस के प्रदर्शन को उच्च बनाए रखने में सक्षम बनाता है।[16]

यदि नियंत्रक को पृष्ठभूमि में कचरा इकट्ठा करना था, तो यह पूरी तरह से आवश्यक होने से पहले सभी अतिरिक्त ब्लॉकों को इकट्ठा करता था, मेजबान से लिखे गए नए डेटा को पहले से किसी भी डेटा को स्थानांतरित किए बिना लिखा जा सकता था, जिससे प्रदर्शन को अपनी चरम गति से संचालित किया जा सके। ट्रेड-ऑफ यह है कि डेटा के उन ब्लॉकों में से कुछ वास्तव में होस्ट द्वारा आवश्यक नहीं हैं और अंततः हटा दिए जाएंगे, लेकिन ओएस ने नियंत्रक को यह जानकारी नहीं दी थी (जब तक कि #TRIM पेश नहीं किया गया था)। इसका परिणाम यह होता है कि जल्द-से-हटाया जाने वाला डेटा फ्लैश मेमोरी में किसी अन्य स्थान पर फिर से लिखा जाता है, जिससे राइट एम्पलीफिकेशन बढ़ जाता है। ओसीजेड के कुछ एसएसडी में पृष्ठभूमि कचरा संग्रह केवल कुछ ही ब्लॉकों को साफ करता है, फिर बंद हो जाता है, जिससे अत्यधिक लिखने की मात्रा सीमित हो जाती है।[10]एक अन्य समाधान एक कुशल कचरा संग्रह प्रणाली है जो मेजबान के लेखन के समानांतर आवश्यक चालें कर सकती है। यह समाधान उच्च लेखन परिवेशों में अधिक प्रभावी है जहां एसएसडी शायद ही कभी निष्क्रिय होता है।[17] सैंडफोर्स एसएसडी नियंत्रक[15]और वायलिन मेमोरी के सिस्टम में यह क्षमता है।[13]


फाइलसिस्टम-जागरूक कचरा संग्रह

2010 में, कुछ निर्माताओं (विशेष रूप से सैमसंग) ने एसएसडी नियंत्रकों की शुरुआत की, जिन्होंने हाल ही में हटाई गई फ़ाइलों और डिस्क विभाजन की पहचान करने के लिए एसएसडी पर उपयोग की जाने वाली फाइल सिस्टम का विश्लेषण करने के लिए बीजीसी की अवधारणा को बढ़ाया। सैमसंग ने दावा किया कि यह सुनिश्चित करेगा कि ट्रिम (कंप्यूटिंग) का समर्थन नहीं करने वाले सिस्टम (ऑपरेटिंग सिस्टम और सैटा नियंत्रक हार्डवेयर) समान प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं। ऐसा प्रतीत होता है कि सैमसंग कार्यान्वयन का संचालन एक NTFS फाइल सिस्टम को मान लेता है और इसकी आवश्यकता होती है।[18] यह स्पष्ट नहीं है कि यह सुविधा अभी भी इन निर्माताओं से एसएसडी भेजने में उपलब्ध है या नहीं। यदि इन ड्राइवों को मास्टर बूट दस्तावेज़ और NTFS का उपयोग करके ठीक से स्वरूपित नहीं किया गया है, तो सिस्टमिक डेटा भ्रष्टाचार की सूचना दी गई है।[citation needed]


ट्रिम

Main article: Trim (computing)

ट्रिम (कंप्यूटिंग) एक एसएटीए कमांड है जो ऑपरेटिंग सिस्टम को एसएसडी को यह बताने में सक्षम बनाता है कि पहले से सहेजे गए डेटा के कौन से ब्लॉक फ़ाइल विलोपन या वॉल्यूम स्वरूपण के परिणामस्वरूप आवश्यक नहीं हैं। जब एक LBA को OS से बदल दिया जाता है, जैसा कि किसी फ़ाइल के ओवरराइट के साथ होता है, तो SSD को पता होता है कि मूल LBA को पुराने या अमान्य के रूप में चिह्नित किया जा सकता है और यह कचरा संग्रह के दौरान उन ब्लॉकों को नहीं बचाएगा। यदि उपयोगकर्ता या ऑपरेटिंग सिस्टम किसी फ़ाइल को मिटा देता है (न केवल उसके कुछ हिस्सों को हटा देता है), फ़ाइल को आमतौर पर हटाने के लिए चिह्नित किया जाएगा, लेकिन डिस्क पर वास्तविक सामग्री वास्तव में कभी भी मिटाई नहीं जाती है। इस वजह से, SSD को यह नहीं पता होता है कि यह फ़ाइल द्वारा पहले से कब्जा किए गए LBA को मिटा सकता है, इसलिए SSD ऐसे LBA को कचरा संग्रह में शामिल करता रहेगा।[19][20][21]

टीआरआईएम कमांड की शुरूआत ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए इस समस्या का समाधान करती है जो ट्रिम (कंप्यूटिंग)#ऑपरेटिंग सिस्टम विंडोज 7 में नई सुविधाओं की तरह इसका समर्थन करती है#सॉलिड स्टेट ड्राइव,[20]Mac OS (स्नो लेपर्ड, लायन, और माउंटेन लायन के नवीनतम रिलीज़, कुछ मामलों में पैच किए गए),[22] संस्करण 8.1 के बाद से FreeBSD,[23] और Linux, Linux कर्नेल मेनलाइन के संस्करण 2.6.33 से।[24] जब कोई फ़ाइल स्थायी रूप से हटा दी जाती है या ड्राइव को स्वरूपित किया जाता है, तो OS LBA के साथ TRIM कमांड भेजता है जिसमें अब वैध डेटा नहीं होता है। यह SSD को सूचित करता है कि उपयोग में आने वाले LBA को मिटाया और पुन: उपयोग किया जा सकता है। यह एलबीए को कचरा संग्रहण के दौरान स्थानांतरित करने की आवश्यकता को कम करता है। नतीजा यह है कि एसएसडी के पास अधिक खाली स्थान होगा जिससे कम लेखन प्रवर्धन और उच्च प्रदर्शन सक्षम होगा।[19][20][21]


सीमाएं और निर्भरताएं

TRIM कमांड को SSD के समर्थन की भी आवश्यकता होती है। यदि SSD में फर्मवेयर के पास TRIM कमांड के लिए समर्थन नहीं है, तो TRIM कमांड के साथ प्राप्त LBA को अमान्य के रूप में चिह्नित नहीं किया जाएगा और यह मानते हुए कि डेटा अभी भी वैध है, ड्राइव कचरा एकत्र करना जारी रखेगा। केवल जब ओएस उन एलबीए में नया डेटा सहेजता है तो एसएसडी मूल एलबीए को अमान्य के रूप में चिह्नित करने के बारे में जानेंगे।[21]SSD निर्माता जो मूल रूप से अपने ड्राइव में TRIM समर्थन का निर्माण नहीं करते थे, वे या तो उपयोगकर्ता को फर्मवेयर अपग्रेड की पेशकश कर सकते हैं, या एक अलग उपयोगिता प्रदान कर सकते हैं जो OS से अमान्य डेटा की जानकारी निकालता है और अलग से SSD को TRIM करता है। लाभ उपयोगकर्ता द्वारा उस उपयोगिता के प्रत्येक रन के बाद ही महसूस किया जाएगा। उपयोगकर्ता उस उपयोगिता को पृष्ठभूमि में समय-समय पर स्वचालित रूप से निर्धारित कार्य के रूप में चलाने के लिए सेट कर सकता है।[15]

सिर्फ इसलिए कि SSD TRIM कमांड का समर्थन करता है, जरूरी नहीं कि यह TRIM कमांड के तुरंत बाद शीर्ष गति पर प्रदर्शन करने में सक्षम हो। TRIM कमांड के बाद मुक्त होने वाला स्थान पूरे SSD में फैले यादृच्छिक स्थानों पर हो सकता है। बेहतर प्रदर्शन दिखाने के लिए उन स्थानों को समेकित करने से पहले डेटा लिखने और कचरा संग्रह करने में कई पास लगेंगे।[21]

TRIM कमांड का समर्थन करने के लिए OS और SSD को कॉन्फ़िगर किए जाने के बाद भी, अन्य शर्तें TRIM से किसी भी लाभ को रोक सकती हैं। As of early 2010, डेटाबेस और RAID सिस्टम अभी तक TRIM-जागरूक नहीं हैं और फलस्वरूप यह नहीं जान पाएंगे कि उस जानकारी को SSD पर कैसे भेजा जाए। उन मामलों में SSD तब तक उन ब्लॉकों को सहेजना और कचरा इकट्ठा करना जारी रखेगा जब तक कि OS उन LBA को नए लिखने के लिए उपयोग नहीं करता।[21]

TRIM कमांड का वास्तविक लाभ SSD पर मुक्त उपयोगकर्ता स्थान पर निर्भर करता है। यदि SSD पर उपयोगकर्ता क्षमता 100 GB थी और उपयोगकर्ता ने वास्तव में ड्राइव में 95 GB डेटा सहेजा था, तो कोई भी TRIM ऑपरेशन कचरा संग्रहण और पहनने के स्तर के लिए 5GB से अधिक खाली स्थान नहीं जोड़ेगा। उन स्थितियों में, 5GB से अधिक प्रावधान की मात्रा बढ़ाने से SSD को अधिक सुसंगत प्रदर्शन करने की अनुमति मिलेगी क्योंकि इसमें OS से आने वाले TRIM कमांड की प्रतीक्षा किए बिना हमेशा अतिरिक्त 5GB अतिरिक्त खाली स्थान होगा।[21]


ओवर-प्रोविजनिंग

SSDs पर ओवर-प्रोविजनिंग के तीन स्रोत (स्तर) पाए गए[15][25]

ओवर-प्रोविजनिंग (कभी-कभी ओपी, ओवर प्रोविजनिंग या ओवरप्रोविजनिंग के रूप में लिखा जाता है) फ्लैश मेमोरी की भौतिक क्षमता और उपयोगकर्ता के लिए उपलब्ध ऑपरेटिंग सिस्टम (ओएस) के माध्यम से प्रस्तुत तार्किक क्षमता के बीच का अंतर है। एसएसडी पर कचरा संग्रह, वियर-लेवलिंग और खराब ब्लॉक मैपिंग संचालन के दौरान, ओवर-प्रोविजनिंग से अतिरिक्त स्थान लेखन प्रवर्धन को कम करने में मदद करता है जब नियंत्रक फ्लैश मेमोरी को लिखता है।[4][25][26] फ्लैश ट्रांसलेशन लेयर टेबल जैसे फर्मवेयर डेटा को स्टोर करने के लिए ओवर-प्रोविजनिंग क्षेत्र का भी उपयोग किया जाता है। ओवर-प्रोविजनिंग को उपयोगकर्ता-उपलब्ध क्षमता के लिए अतिरिक्त क्षमता के प्रतिशत अनुपात के रूप में दर्शाया गया है:[27]

ओवर-प्रोविजनिंग आमतौर पर तीन स्रोतों से आती है:

  1. [[गिबिबाइट]] (जीआईबी) के बजाय इकाई के रूप में गीगाबाइट (जीबी) की क्षमता और उपयोग की गणना। HDD और SSD दोनों विक्रेता दशमलव GB या 1,000,000,000 (= 10) का प्रतिनिधित्व करने के लिए GB शब्द का उपयोग करते हैं9) बाइट्स। अधिकांश अन्य इलेक्ट्रॉनिक स्टोरेज की तरह, फ्लैश मेमोरी को दो की शक्तियों में इकट्ठा किया जाता है, इसलिए एसएसडी की भौतिक क्षमता की गणना 1,073,741,824 (= 2) पर आधारित होगी।30) प्रति बाइनरी GB या GiB। इन दो मानों के बीच का अंतर 7.37% है (= (230 − 109) / 109 × 100%)। इसलिए, 0% अतिरिक्त प्रावधान के साथ एक 128 जीबी एसएसडी उपयोगकर्ता को 128,000,000,000 बाइट प्रदान करेगा (कुल 137,438,953,472 में से)। यह प्रारंभिक 7.37% आमतौर पर कुल ओवर-प्रोविजनिंग संख्या में नहीं गिना जाता है, और उपलब्ध वास्तविक राशि आमतौर पर कम होती है क्योंकि कंट्रोलर को गैर-ऑपरेटिंग सिस्टम डेटा जैसे ब्लॉक स्टेटस फ्लैग का ट्रैक रखने के लिए कुछ स्टोरेज स्पेस की आवश्यकता होती है।[25][27]टेराबाइट रेंज में 7.37% का आंकड़ा 9.95% तक बढ़ सकता है, जैसा कि manufacturers take advantage of a further grade of binary/decimal unit divergence to offer 1 or 2 TB drives of 1000 and 2000 GB capacity (931 and 1862 GiB), respectively, instead of 1024 and 2048 GB (as 1 TB = 1,000,000,000,000 bytes in decimal terms, but 1,099,511,627,776 in binary).[citation needed]
  2. निर्माता का फैसला। यह आमतौर पर 0%, 7% या 28% पर किया जाता है, जो भौतिक क्षमता के दशमलव गीगाबाइट और उपयोगकर्ता के लिए उपलब्ध स्थान के दशमलव गीगाबाइट के बीच के अंतर पर आधारित होता है। उदाहरण के तौर पर, कोई निर्माता 128 जीबी संभावित क्षमता के आधार पर अपने एसएसडी के लिए 100, 120 या 128 जीबी पर विनिर्देश प्रकाशित कर सकता है। यह अंतर क्रमशः 28%, 7% और 0% है और निर्माता के दावे का आधार है कि उनके ड्राइव पर 28% से अधिक प्रावधान हैं। यह दशमलव और बाइनरी गीगाबाइट के बीच के अंतर से उपलब्ध अतिरिक्त 7.37% क्षमता की गणना नहीं करता है।[25][27]# ड्राइव पर ज्ञात मुक्त उपयोगकर्ता स्थान, अप्रयुक्त भागों की रिपोर्टिंग की कीमत पर, या वर्तमान या भविष्य की क्षमता की कीमत पर धीरज और प्रदर्शन प्राप्त करना। TRIM कमांड का उपयोग करके ऑपरेटिंग सिस्टम द्वारा इस खाली स्थान की पहचान की जा सकती है। वैकल्पिक रूप से, कुछ एसएसडी एक उपयोगिता प्रदान करते हैं जो अंतिम उपयोगकर्ता को अतिरिक्त प्रावधान का चयन करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, यदि कोई एसएसडी उपलब्ध स्थान के 100% से छोटे समग्र विभाजन लेआउट के साथ स्थापित किया गया है, तो उस गैर-विभाजित स्थान का उपयोग एसएसडी द्वारा अति-प्रावधान के रूप में भी किया जाएगा।[27]फिर भी अति-प्रावधान का एक अन्य स्रोत ऑपरेटिंग सिस्टम न्यूनतम मुक्त स्थान सीमा है; कुछ ऑपरेटिंग सिस्टम प्रति ड्राइव एक निश्चित न्यूनतम खाली स्थान बनाए रखते हैं, विशेष रूप से बूट या मुख्य ड्राइव पर। यदि यह अतिरिक्त स्थान SSD द्वारा पहचाना जा सकता है, शायद TRIM कमांड के निरंतर उपयोग के माध्यम से, तो यह अर्ध-स्थायी ओवर-प्रोविजनिंग के रूप में कार्य करता है। ओवर-प्रोविजनिंग अक्सर अस्थायी या स्थायी रूप से उपयोगकर्ता क्षमता से दूर ले जाती है, लेकिन यह कम लेखन प्रवर्धन, सहनशक्ति में वृद्धि और प्रदर्शन में वृद्धि को वापस देती है।[17][26][28][29][30]


मुक्त उपयोगकर्ता स्थान

एसएसडी नियंत्रक कचरा संग्रह और पहनने के स्तर के लिए एसएसडी पर मुक्त ब्लॉक का उपयोग करेगा। उपयोगकर्ता क्षमता का वह हिस्सा जो उपयोगकर्ता डेटा से मुक्त है (या तो पहले से ट्रिम किया गया है या पहले कभी नहीं लिखा गया है) ओवर-प्रोविजनिंग स्पेस के समान दिखाई देगा (जब तक कि उपयोगकर्ता एसएसडी में नया डेटा सहेजता नहीं है)। यदि उपयोगकर्ता ड्राइव की कुल उपयोगकर्ता क्षमता के केवल आधे हिस्से का उपभोग करने वाले डेटा को सहेजता है, तो उपयोगकर्ता क्षमता का अन्य आधा अतिरिक्त प्रावधान की तरह दिखेगा (जब तक TRIM कमांड सिस्टम में समर्थित है)।[21][31]

सुरक्षित मिटा

See also: Data remanence

एटीए सिक्योर इरेज़ कमांड को ड्राइव से सभी उपयोगकर्ता डेटा को हटाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एकीकृत एन्क्रिप्शन के बिना SSD के साथ, यह कमांड ड्राइव को उसकी मूल आउट-ऑफ़-बॉक्स स्थिति में वापस लाएगा। यह शुरू में अपने प्रदर्शन को उच्चतम संभव स्तर और सर्वोत्तम (सबसे कम संख्या) संभव लेखन प्रवर्धन को पुनर्स्थापित करेगा, लेकिन जैसे ही ड्राइव कचरा इकट्ठा करना शुरू करता है, प्रदर्शन और लेखन प्रवर्धन पूर्व स्तरों पर वापस आना शुरू हो जाएगा।[32][33] ड्राइव को रीसेट करने और साथ ही एक यूजर इंटरफेस प्रदान करने के लिए कई उपकरण एटीए सिक्योर इरेज़ कमांड का उपयोग करते हैं। उद्योग में आमतौर पर संदर्भित एक निःशुल्क टूल को एचडीडेरेज़ कहा जाता है।[33][34] GParted और Ubuntu (ऑपरेटिंग सिस्टम) लाइव सीडी सुरक्षित मिटा सहित डिस्क उपयोगिताओं का बूट करने योग्य लिनक्स सिस्टम प्रदान करते हैं।[35] ड्राइव जो फ्लाई पर सभी लिखने को एन्क्रिप्ट करते हैं, एटीए सिक्योर इरेज़ को दूसरे तरीके से कार्यान्वित कर सकते हैं। हर बार एक सुरक्षित मिटाए जाने पर वे बस शून्य करते हैं और एक नई यादृच्छिक एन्क्रिप्शन कुंजी उत्पन्न करते हैं। इस तरह पुराने डेटा को पढ़ा नहीं जा सकता, क्योंकि इसे डिक्रिप्ट नहीं किया जा सकता है।[36] एक एकीकृत एन्क्रिप्शन के साथ कुछ ड्राइव उसके बाद भी सभी ब्लॉकों को भौतिक रूप से साफ़ कर देंगे, जबकि अन्य ड्राइव्स को ड्राइव को अपनी मूल आउट-ऑफ-बॉक्स स्थिति में वापस लाने के लिए ड्राइव पर TRIM कमांड भेजने की आवश्यकता हो सकती है (अन्यथा उनका प्रदर्शन हो सकता है अधिकतम नहीं होना चाहिए)।[37]

See also: Secure Erase § ATA Secure Erase – failure to erase data

लेवलिंग पहनें

Main article: Wear leveling

यदि किसी विशेष ब्लॉक को प्रोग्राम किया गया और किसी अन्य ब्लॉक को लिखे बिना बार-बार मिटा दिया गया, तो वह ब्लॉक अन्य सभी ब्लॉकों से पहले घिस जाएगा - जिससे समय से पहले एसएसडी का जीवन समाप्त हो जाएगा। इस कारण से, एसएसडी नियंत्रक एसएसडी में सभी फ्लैश ब्लॉकों में यथासंभव समान रूप से राइट्स वितरित करने के लिए वियर लेवलिंग नामक तकनीक का उपयोग करते हैं।

एक आदर्श परिदृश्य में, यह प्रत्येक ब्लॉक को उसके अधिकतम जीवन के लिए लिखे जाने में सक्षम बनाता है ताकि वे सभी एक ही समय में विफल हो जाएँ। दुर्भाग्य से, लेखन को समान रूप से वितरित करने की प्रक्रिया के लिए पहले से लिखे गए डेटा की आवश्यकता होती है और बदलने के लिए (ठंडा डेटा) स्थानांतरित नहीं किया जाता है, ताकि डेटा जो अधिक बार बदल रहे हैं (हॉट डेटा) उन ब्लॉकों में लिखे जा सकें। हर बार डेटा को होस्ट सिस्टम द्वारा बदले बिना स्थानांतरित किया जाता है, यह लेखन प्रवर्धन को बढ़ाता है और इस प्रकार फ्लैश मेमोरी के जीवन को कम करता है। कुंजी एक इष्टतम एल्गोरिदम खोजना है जो उन दोनों को अधिकतम करता है।[38]


स्थिर और गतिशील डेटा को अलग करना

लेखन प्रवर्धन को कम करने के लिए स्थैतिक (ठंडा) और गतिशील (गर्म) डेटा का पृथक्करण SSD नियंत्रक के लिए एक सरल प्रक्रिया नहीं है। इस प्रक्रिया में एसएसडी नियंत्रक को डेटा के साथ एलबीए को अलग करने की आवश्यकता होती है जो लगातार बदल रहा है और डेटा के साथ एलबीए से पुनर्लेखन (गतिशील डेटा) की आवश्यकता होती है जो शायद ही कभी बदलता है और किसी भी पुनर्लेखन (स्थैतिक डेटा) की आवश्यकता नहीं होती है। यदि डेटा को एक ही ब्लॉक में मिलाया जाता है, जैसा कि आज लगभग सभी प्रणालियों के साथ है, तो किसी भी पुनर्लेखन के लिए SSD नियंत्रक को गतिशील डेटा (जिसके कारण शुरू में पुनर्लेखन हुआ) और स्थिर डेटा (जिसे किसी भी पुनर्लेखन की आवश्यकता नहीं थी) को फिर से लिखने की आवश्यकता होगी। डेटा का कोई भी कचरा संग्रह जिसे अन्यथा स्थानांतरित करने की आवश्यकता नहीं होती है, लेखन प्रवर्धन में वृद्धि करेगा। इसलिए, डेटा को अलग करने से स्थिर डेटा को स्थिर रहने में मदद मिलेगी और यदि इसे फिर से नहीं लिखा जाता है तो उस डेटा के लिए सबसे कम संभव लेखन प्रवर्धन होगा। इस प्रक्रिया में दोष यह है कि एसएसडी नियंत्रक को अभी भी स्थिर डेटा के स्तर को पहनने का एक तरीका खोजना होगा क्योंकि वे ब्लॉक जो कभी नहीं बदलते हैं उन्हें अपने अधिकतम पी/ई चक्रों को लिखे जाने का मौका नहीं मिलेगा।[1]


प्रदर्शन निहितार्थ

अनुक्रमिक लेखन

जब एक SSD क्रमिक रूप से बड़ी मात्रा में डेटा लिख ​​रहा होता है, तो राइट एम्पलीफिकेशन एक के बराबर होता है, जिसका अर्थ है कम राइट एम्पलीफिकेशन। कारण यह है कि जैसे ही डेटा लिखा जाता है, संपूर्ण (फ़्लैश) ब्लॉक उसी फ़ाइल से संबंधित डेटा से क्रमिक रूप से भर जाता है। यदि ओएस निर्धारित करता है कि फ़ाइल को प्रतिस्थापित या हटाया जाना है, तो पूरे ब्लॉक को अमान्य के रूप में चिह्नित किया जा सकता है, और कचरा इकट्ठा करने और दूसरे ब्लॉक में फिर से लिखने के लिए इसके कुछ हिस्सों को पढ़ने की कोई आवश्यकता नहीं है। इसे केवल मिटाने की आवश्यकता होगी, जो कचरा संग्रह के माध्यम से यादृच्छिक रूप से लिखे गए डेटा के लिए पढ़ने-मिटाने-संशोधित-लिखने की प्रक्रिया से कहीं अधिक आसान और तेज़ है।[6]


रैंडम लिखता है

SSD के पूरी तरह से कचरा एकत्र करने, सुरक्षित रूप से मिटाने, 100% ट्रिम किए जाने, या नए स्थापित होने के बाद SSD पर चरम यादृच्छिक लेखन प्रदर्शन बहुत सारे मुफ्त ब्लॉकों द्वारा संचालित होता है। अधिकतम गति एसएसडी नियंत्रक से जुड़े समानांतर फ्लैश चैनलों की संख्या, फर्मवेयर की दक्षता और पृष्ठ पर लिखने में फ्लैश मेमोरी की गति पर निर्भर करेगी। इस चरण के दौरान यादृच्छिक लेखन के लिए लेखन प्रवर्धन सबसे अच्छा होगा और एक के करीब पहुंच जाएगा। एक बार सभी ब्लॉक एक बार लिखे जाने के बाद, कचरा संग्रह शुरू हो जाएगा और प्रदर्शन उस प्रक्रिया की गति और दक्षता से तय हो जाएगा। इस चरण में लिखें प्रवर्धन ड्राइव द्वारा अनुभव किए जाने वाले उच्चतम स्तरों तक बढ़ जाएगा।[6]


प्रदर्शन पर प्रभाव

SSD का समग्र प्रदर्शन कई कारकों पर निर्भर करता है, जिसमें लेखन प्रवर्धन भी शामिल है। फ्लैश मेमोरी डिवाइस से लिखने में पढ़ने की तुलना में अधिक समय लगता है।[16] एक एसएसडी आमतौर पर प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए चैनलों के रूप में समानांतर में जुड़े कई फ्लैश मेमोरी घटकों का उपयोग करता है। यदि एसएसडी में एक उच्च लेखन प्रवर्धन है, तो नियंत्रक को फ्लैश मेमोरी में कई बार लिखने की आवश्यकता होगी। इसके लिए होस्ट से डेटा लिखने के लिए और भी अधिक समय की आवश्यकता होती है। कम राइट एम्पलीफिकेशन वाले SSD को अधिक डेटा लिखने की आवश्यकता नहीं होगी और इसलिए उच्च राइट एम्पलीफिकेशन वाले ड्राइव की तुलना में जल्द ही राइटिंग समाप्त की जा सकती है।[1][7]


उत्पाद विवरण

सितंबर 2008 में, इंटेल ने X25-M SATA SSD की घोषणा की, जिसकी रिपोर्ट WA कम से कम 1.1 थी।[5][39] अप्रैल 2009 में, SandForce ने 0.5 के कथित WA के साथ SF-1000 SSD प्रोसेसर परिवार की घोषणा की, जो किसी प्रकार के डेटा संपीड़न से आता है।[5][40] इस घोषणा से पहले, 1.0 के राइट एम्पलीफिकेशन को सबसे कम माना जाता था जिसे एसएसडी के साथ प्राप्त किया जा सकता था।[16]


यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. ↑ Data is written to the flash memory in units called pages, which are made up of multiple cells. However, the flash memory can be erased only in larger units called blocks, which are made up of multiple pages.[2]


संदर्भ

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बाहरी संबंध

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