Ổ cứng SSD SATA và M.2 nằm trên bàn cạnh một chiếc laptop.

Công nghệ NAND Flash và ổ cứng thể rắn (SSD)

Nếu bạn sở hữu ổ USB flash hoặc thẻ SD của Kingston, bạn đã sở hữu các sản phẩm tích hợp bộ nhớ flash, cũng được gọi là NAND flash.
 Trên toàn cầu, mức tiêu thụ NAND flash đã bùng nổ trong năm năm qua và các sản phẩm mới như ổ cứng SSD giờ đang tiến bước mạnh mẽ vào các thiết bị điện toán doanh nghiệp, từ máy tính xách tay đến máy tính để bàn, máy trạm và máy chủ.

Đây là những thông tin cơ bản mà bạn cần biết về bộ nhớ NAND flash.

Bộ nhớ NAND Flash không biến đổi

Một trong những lợi ích của NAND flash là việc lưu trữ dữ liệu không biến đổi. Khác với bộ nhớ DRAM phải được cấp nguồn liên tục để lưu giữ dữ liệu, bộ nhớ NAND lưu giữ dữ liệu ngay cả khi tắt nguồn nên thiết bị này rất lý tưởng cho việc lưu trữ trong các thiết bị xách tay.

Ổ cứng SSD M.2 và mSATA
Các loại NAND flash

Hiện có năm loại lưu trữ bộ nhớ NAND flash và các loại này có số lượng bit mà mỗi ô có thể lưu trữ khác nhau.
 Mỗi ô có thể lưu trữ dữ liệu – một bit trên mỗi ô cho NAND SLC, hai bit trên mỗi ô cho MLC, ba bit trên mỗi ô cho TLC, bốn bit trên mỗi ô cho QLC và năm bit trên mỗi ô cho PLC. Vì thế, NAND SLC sẽ lưu trữ “0” hoặc “1” trong mỗi ô, NAND MLC sẽ lưu trữ “00”, “01”, “10”, or “11” trong mỗi ô và vân vân. Năm loại NAND này mang lại các mức hiệu năng và độ bền khác nhau ở các mức giá khác nhau với SLC có hiệu năng và giá tiền cao nhất trên thị trường NAND.

3D NAND

Trong 3D NAND, nhiều lớp ô nhớ được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc cùng với sự liên kết giữa các lớp. Chồng nhiều lớp ô nhớ lên nhau thành các lớp theo chiều dọc tạo ra dung lượng lưu trữ lớn hơn trong khi có kích thước nhỏ hơn và tăng hiệu năng bằng cách tạo ra các kết nối tổng thể ngắn hơn cho mỗi ô nhớ. Điều này cũng làm giảm chi phí trên mỗi byte so với 2D NAND. Các thiết bị 3D NAND flash có thể tận dụng các thiết kế MLC, TLC hoặc QLC.

Ổ cứng SSD SATA trong khay máy chủ kéo ra một nửa khỏi giá lưu trữ máy chủ.
Cân bằng hao mòn ô NAND

Các ô NAND không được chế tạo để tồn tại mãi mãi. Không giống với DRAM, các ô NAND sẽ hao mòn dần theo thời gian vì chu kỳ ghi hao mòn nhiều hơn chu kỳ đọc. Các thiết bị lưu trữ NAND có số lượng chu kỳ ghi hạn chế, nhưng cân bằng hao mòn quản lý sự hao mòn của các ô được thực hiện bởi bộ điều khiển flash luôn nằm trên thiết bị. Tất cả ổ USB flash, thẻ SD và ổ cứng SSD đều có bộ điều khiển NAND quản lý NAND flash và thực hiện các chức năng như cân bằng hao mòn và sửa lỗi.

Để kéo dài tuổi thọ của các thiết bị lưu trữ NAND, bộ điều khiển NAND flash bảo đảm rằng tất cả dữ liệu ghi được trải đều trên khắp tất cả các khối vật lý của thiết bị để không làm hao mòn một khu vực nào của NAND nhanh hơn một khu vực khác.

Ổ cứng thể rắn (SSD)
Trong một vài năm qua, chi phí của NAND flash đã giảm đáng kể để biến các thiết bị lưu trữ chính mới như ổ cứng thể rắn trở thành hiện thực cho các hệ thống máy khách và máy chủ. Ổ cứng SSD là giải pháp thay thế trực tiếp cho đĩa cứng (hay ổ đĩa cứng quay tiêu chuẩn) trong máy tính với các giao tiếp tương thích như SATA hoặc SAS.

Ổ cứng SSD mang lại những lợi thế đáng kể về hiệu năng và độ bền so với ổ cứng tiêu chuẩn. Ổ cứng SSD không có bộ phận chuyển động, thiết bị này chỉ có các thiết bị bán dẫn. Do đó, ổ cứng SSD không gặp phải tình trạng trễ cơ học như ổ cứng và vì không có các bộ phận chuyển động, ổ cứng SSD có thể chịu được va đập và rung lắc tốt hơn so với ổ cứng nên thiết bị này rất lý tưởng cho nhiều ứng dụng xách tay và di động.

Những năm trước đây, ổ cứng thường được thiết kế với chip nhớ DRAM và rất đắt đỏ, điều đó làm cho ổ cứng thường chỉ phù hợp với các ứng dụng máy chủ khắt khe.

Ngày nay, với việc NAND flash có chi phí thấp hơn, ổ cứng SSD đang được sử dụng trong nhiều ứng dụng từ tiêu dùng đến doanh nghiệp và điện toán quân sự.

Ổ cứng SSD U.2 trong khay máy chủ kéo ra một nửa khỏi giá lưu trữ máy chủ.
Độ bền của ổ cứng SSD

Kingston sử dụng bộ nhớ NAND flash với xếp hạng độ bền được thiết kế cho khối lượng công việc của một ổ cứng SSD. Điều này cho phép Kingston cung cấp nhiều loại ổ cứng SSD cho một ứng dụng với mức giá cạnh tranh.

Ổ cứng SSD khách và doanh nghiệp của Kingston có xếp hạng độ bền trọn đời để giúp ổ cứng SSD phù hợp với khối lượng công việc dự tính. Đối với ổ cứng SSD khách, Kingston cung cấp thông số TBW (số terabyte được ghi) cho phép người dùng dự đoán vòng đời hữu ích của ổ cứng SSD trong ứng dụng của họ.

Ổ cứng SSD doanh nghiệp Kingston được xếp hạng tương tự với thông số TBW cũng như thông số DWPD (số lượng ghi vào ổ mỗi ngày) dựa trên TBW và thời gian bảo hành của ổ cứng SSD. Ví dụ, một ổ cứng SSD 1TB có xếp hạng độ bền là 1DWPD, nghĩa là người dùng có thể ghi 1TB dữ liệu mỗi ngày vào ổ cứng SSD trong 5 năm. Thông số TBW/DWPD là một công cụ cho khách hàng doanh nghiệp triển khai ổ cứng SSD Kingston trong môi trường doanh nghiệp của mình như là một phần của việc hoạch định kiến trúc IT.

Kingston cung cấp một phần mềm tiện ích tên là “KSM” (Kingston Storage Manager) để theo dõi tuổi thọ của ổ cứng SSD. Hãy tưởng tượng phần mềm này như đồng hồ xăng trên ô tô mà qua đó người dùng có thể thường xuyên kiểm tra trạng thái của ổ cứng SSD.

Hiệu năng của ổ cứng SSD

Hầu hết các hệ thống khách đều không còn bị giới hạn bởi hiệu năng của bộ xử lý nữa. Phần lớn hệ thống bị giới hạn bởi khả năng lưu trũ. Ổ cứng có độ trễ truy cập tính bằng mili giây trong khi ổ cứng SSD vận hành ở mức hàng trăm micro giây.

Một ổ cứng SSD có thể mang đến một sức sống mới và hiệu năng cao ngay cả trên các hệ thống đã cũ được một vài năm (nếu ổ cứng SSD đó có giao tiếp tương thích SATA). Một hệ thống chạy Windows® có thể có thời gian khởi động giảm từ nhiều phút xuống chỉ còn một phút hoặc thấp hơn nữa; điều này khiến ổ cứng SSD trở thành một bản nâng cấp hiệu năng lưu trữ. Về tổng thể, giải pháp này thường mang lại hiệu năng tăng lên tốt nhất trong số các nâng cấp hệ thống.

Ổ cứng thể rắn