Solid state drive

From Wikipedia
Jump to navigation Jump to search
Solid-state drive
Super Talent 2.5in SATA SSD SAM64GM25S.jpg
Sebuah drive solid-state Serial ATA 2,5 inci
Penggunaan dari flash memory
Diperkenalkan oleh:SanDisk
Tanggal diperkenalkan:1991; 28 tahun lalu (1991)
kapasitas:20 MB (Faktor bentuk 2,5 in)
Konsep asli
Oleh:Storage Technology Corporation
Diakui:1978; 41 tahun lalu (1978)
Kapasitas:45 MB
Pada 2019 kapasitas tersedia hingga 60 - 100TB
mSATA SSD

Solid-state drive (SSD), adalah perangkat penyimpanan solid-state yang menggunakan rakitan sirkuit terintegrasi untuk menyimpan data secara terus-menerus, biasanya menggunakan memori flash, dan berfungsi sebagai penyimpanan sekunder dalam hierarki penyimpanan komputer. Itu juga kadang-kadang disebut solid-state device atau solid-state disk,[1] meskipun SSD tidak memiliki disk pemintalan fisik dan kepala baca-tulis bergerak yang digunakan dalam hard drive ("HDD") atau disket.

Dibandingkan dengan drive elektromekanis, SSD biasanya lebih tahan terhadap guncangan fisik, berjalan secara diam-diam, dan memiliki waktu akses yang lebih cepat dan latensi yang lebih rendah.[2] SSD menyimpan data dalam sel semikonduktor. Pada 2019, sel dapat berisi antara 1 dan 4 bit data. Perangkat penyimpanan SSD memiliki sifat yang berbeda-beda sesuai dengan jumlah bit yang disimpan di setiap sel, dengan sel bit tunggal ("SLC") umumnya jenis yang paling andal, tahan lama, cepat, dan mahal, dibandingkan dengan sel 2 dan 3 bit (" MLC "dan" TLC "), dan akhirnya sel-sel bit quad (" QLC ") digunakan untuk perangkat konsumen yang tidak memerlukan sifat ekstrem seperti itu dan merupakan yang termurah dari keempatnya. Selain itu, memori 3D XPoint (dijual oleh Intel di bawah merek Optane), menyimpan data dengan mengubah resistansi listrik sel alih-alih menyimpan muatan listrik dalam sel, dan SSD yang dibuat dari RAM dapat digunakan untuk kecepatan tinggi, ketika data bertahan setelah daya kehilangan tidak diperlukan, atau dapat menggunakan daya baterai untuk menyimpan data saat sumber dayanya yang biasa tidak tersedia.

Pengembangan dan Sejarah[edit | edit source]

SSD awal menggunakan RAM dan teknologi serupa[edit | edit source]

pada awal — jika bukan yang pertama — perangkat penyimpanan semikonduktor yang kompatibel dengan antarmuka hard drive (misalnya SSD seperti yang ditentukan) adalah StorageTek STC 4305 1978. STC 4305, pengganti yang kompatibel dengan plug untuk disk drive kepala tetap IBM 2305, awalnya menggunakan charge-coupled devices (CCDs) untuk penyimpanan dan akibatnya dilaporkan tujuh kali lebih cepat daripada produk IBM dengan harga setengahnya ($ 400.000 untuk kapasitas 45 MB).[3] Kemudian beralih ke DRAM. Sebelum StorageTek SSD ada banyak DRAM dan core (mis. DATARAM BULK Core, 1976) produk dijual sebagai alternatif untuk HDD tetapi produk ini biasanya memiliki antarmuka memori dan bukan SSD seperti yang didefinisikan.

Pada akhir 1980-an, Zitel menawarkan produk SSD berbasis keluarga DRAM, dengan nama dagang "RAMDisk," untuk digunakan pada sistem oleh UNIVAC dan Perkin-Elmer, antara lain.

SSD berbasis flash[edit | edit source]

Dasar untuk SSD berbasis flash, memori flash, diciptakan oleh Fujio Masuoka di Toshiba pada 1980,[4] dan dikomersialkan oleh Toshiba pada 1987. Pendiri SanDisk Corporation (saat itu SunDisk) Eli Harari dan Sanjay Mehrotra, bersama dengan Robert D. Norman, melihat potensi memori flash sebagai alternatif untuk hard drive, dan mengajukan paten untuk SSD berbasis flash pada tahun 1989. SSD berbasis flash komersial pertama dikirimkan oleh SunDisk pada tahun 1991. Itu adalah 20 MB SSD dalam konfigurasi PCMCIA, dan dijual OEM sekitar $ 1.000 dan digunakan oleh IBM di laptop ThinkPad. Pada tahun 1998, SanDisk memperkenalkan SSD dalam faktor bentuk 2½ dan 3½ dengan antarmuka PATA.

Perusahaan Flash drive[edit | edit source]

Enterprise flash drive (EFDs) dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan kinerja I / O (IOPS) tinggi, keandalan, efisiensi energi dan, baru-baru ini, kinerja yang konsisten. Dalam kebanyakan kasus, EFD adalah SSD dengan spesifikasi yang lebih tinggi, dibandingkan dengan SSD yang biasanya digunakan di komputer notebook. Istilah ini pertama kali digunakan oleh EMC pada Januari 2008, untuk membantu mereka mengidentifikasi produsen SSD yang akan menyediakan produk yang memenuhi standar yang lebih tinggi ini.[5] Tidak ada badan standar yang mengontrol definisi EFD, sehingga setiap produsen SSD dapat mengklaim untuk menghasilkan EFD ketika sebenarnya produk tersebut mungkin tidak benar-benar memenuhi persyaratan tertentu.

Drive menggunakan teknologi memori persisten lainnya[edit | edit source]

Pada 2017, produk pertama dengan memori 3D Xpoint dirilis di bawah merek Intel Optane. 3D Xpoint sepenuhnya berbeda dari NAND flash dan menyimpan data menggunakan prinsip yang berbeda.

Fitur dan Teknologi[edit | edit source]

Dari sisi sifatnya, SSD dapat digolongkan menjadi dua, yaitu berbasis flash dan berbasis DRAM (Dynamic Random Access Memory).

Di pasaran saat ini banyak kita temui teknologi SSD berbasis flash, misalnya Flash Disk, Secure Digital (SD) Card, Micro SD Card, Multi Media Card (MMC) dan Compact Flash (CF). Sementara SSD dengan ukuran fisik sebesar hard-disk konvensional, yaitu ukuran 1,8 inci dan 2,5 inci dengan kapasitas hingga diatas 128 GB, sejak tahun 2008 sudah mulai populer di pasaran seiring dengan harganya yang makin terjangkau.

SSD berbasis flash memanfaatkan sejumlah kecil DRAM untuk cache yang dipakai untuk menyimpan informasi tentang penempatan blok data serta informasi wear leveling (sebuah teknik untuk memperpanjang usia pemakaian memori berbasis flash). Sementara pada SSD dengan kinerja tinggi biasanya juga dilengkapi dengan penyimpanan daya listrik sementara (energy storage). Komponen ini umumnya disusun dari rangkaian kapasitor atau baterai yang berfungsi untuk memindahkan data dari cache SSD ke flash memory saat komputer dimatikan/ mati mendadak (jika berbasis kapasitor) atau untuk menyimpan data sementara dalam cache (jika menggunakan baterai).

SSD Berbasis Flash[edit | edit source]

Sebagian besar pabrikan SSD menggunakan memori flash NAND yang tidak mudah menguap dalam pembangunan SSD mereka karena biaya yang lebih rendah dibandingkan dengan DRAM dan kemampuan untuk mempertahankan data tanpa catu daya yang konstan, memastikan persistensi data melalui pemadaman listrik mendadak. SSD memori flash pada awalnya lebih lambat dari solusi DRAM, dan beberapa desain awal bahkan lebih lambat dari HDD setelah penggunaan berkelanjutan. Masalah ini diatasi oleh pengontrol yang keluar pada 2009 dan kemudian.[6]

SSD Berbasis DRAM[edit | edit source]

SSD yang didasarkan pada memori yang mudah cepat seperti DRAM ditandai oleh akses data yang sangat cepat, umumnya kurang dari 10 mikrodetik, dan digunakan terutama untuk mempercepat aplikasi yang sebaliknya akan ditahan oleh latensi SSD flash atau HDD tradisional.

SSD berbasis DRAM biasanya menggabungkan baterai internal atau adaptor AC / DC eksternal dan sistem penyimpanan cadangan untuk memastikan data tetap ada sementara tidak ada daya yang dipasok ke drive dari sumber eksternal. Jika daya hilang, baterai memberikan daya saat semua informasi disalin dari memori akses acak (RAM) ke penyimpanan cadangan. Ketika daya dipulihkan, informasi disalin kembali ke RAM dari penyimpanan cadangan, dan SSD melanjutkan operasi normal (mirip dengan fungsi hibernasi yang digunakan dalam sistem operasi modern)[7]

Tentang TRIM[edit | edit source]

TRIM merupakan sebuah perintah yang langsung ditujukan kepada perangkat tegar dari SSD. Jika Anda belum tahu, perangkat tegar itu sama dengan BIOS komputer pada umumnya.

Sebuah media penyimpanan akan selalu menulis dan membaca data. Saat menghapus sebuah data, hal tersebut sebenarnya juga merupakan sebuah kegiatan menulis data pula. Di sebuah hard disk, kegiatan penghapusan data tidak sepenuhnya terhapus. Yang terhapus adalah sebuah pranala yang merujuk pada data tersebut di rentetan data yang disebut dengan Table of Contents. Saat ada data yang mau ditulis di sektor yang sama, data baru tersebut akan ditimpa langsung di sektor yang lama. Hal ini disebut dengan overwriting.

Dalam hard disk, kegiatan overwrite ini adalah biasa. Sayangnya, tidak untuk SSD. Kegiatan overwriting akan menimbulkan “sampah data” atau bahasa Inggrisnya adalah garbage. Garbage ini yang menyebabkan sebuah SSD akan melambat seiring dengan waktu karena data lama masih ada sehingga membuat SSD harus memilah antara data lama dengan yang baru. Hal ini membuat SSD lamban dalam membaca data.

Di sinilah kegunaan TRIM. TRIM memastikan saat sistem operasi mau menulis di sektor yang sama, data yang lama akan terhapus total tanpa ada sampah lagi. Selain itu, fungsi TRIM juga akan membuat semua sektor yang dihapus dan diformat menjadi bersih. Hal ini akan membuat sebuah SSD menjadi kencang sama seperti yang baru.

Cache atau buffer[edit | edit source]

SSD berbasis flash biasanya menggunakan DRAM dalam jumlah kecil sebagai cache yang mudah menguap, mirip dengan buffer di drive hard disk. Direktori penempatan blok dan data leveling keausan juga disimpan dalam cache saat drive beroperasi. Satu produsen pengontrol SSD, SandForce, tidak menggunakan cache DRAM eksternal pada desain mereka tetapi masih mencapai kinerja tinggi. Penghapusan DRAM eksternal tersebut mengurangi konsumsi daya dan memungkinkan pengurangan ukuran SSD lebih lanjut.

Kelebihan SSD Dibandingkan Hard-disk Konvensional[edit | edit source]

Ada banyak kelebihan SSD jika dibandingkan dengan hard-disk konvensional, diantaranya adalah:

  • 1. Waktu mulai bekerja (start-up) yang lebih cepat. Hal ini berdampak pada akses data yang lebih tinggi, keterlambatan/ penundaan membaca data (latency) yang lebih rendah dan waktu pencarian data (seek time) yang jauh lebih cepat.
  • 2. Tidak memiliki bising/ dengung (noise) mengingat tidak adanya komponen yang bergerak.
  • 3. Lebih hemat daya listrik, meskipun untuk SSD berbasis DRAM masih diperlukan catu daya yang cukup tinggi, tetapi jika dibandingkan dengan hard-disk konvensional masih jauh lebih hemat energi.
  • 4. Lebih tahan terhadap guncangan, getaran, dan temperatur yang tinggi.
  • 5. Dengan kapasitas penyimpanan yang sama, SSD memiliki bobot yang lebih ringan dan ukuran fisik yang lebih ramping jika dibandingkan dengan hard-disk biasa (khususnya saat ini hingga ukuran penyimpanan 1TB) sehingga lebih portable untuk notebook dan mobile external storage.
  • 6. Karena dapat menyimpan data meskipun catu daya tidak ada, kelak teknologi SSD ini jika digabungkan dengan teknologi Memristor (Memory Transistor) membuka kemungkinan tercapainya pembuatan sebuah komputer yang dapat dihidup-matikan layaknya sebuah televisi, sehingga istilah start-up, shut down, hang, blue screen dan sejenisnya hanya menjadi catatan sejarah untuk anak cucu kita.
  • 7. Sangat berguna untuk editor video, pemrogram 3D dan yang sejenisnya.

Kerusakan SSD[edit | edit source]

SSD memiliki mode kegagalan yang sangat berbeda dari hard drive magnetik tradisional. Karena desainnya, beberapa jenis kegagalan tidak dapat diterapkan (motor atau kepala magnet tidak dapat gagal, karena mereka tidak diperlukan dalam SSD). Sebaliknya, jenis kegagalan lainnya mungkin terjadi (misalnya, penulisan yang tidak lengkap atau gagal karena kegagalan daya tiba-tiba bisa lebih merupakan masalah daripada dengan HDD, dan jika sebuah chip gagal maka semua data di dalamnya hilang, skenario tidak berlaku untuk drive magnetik). Namun, secara keseluruhan statistik menunjukkan bahwa SSD pada umumnya sangat andal, dan sering terus bekerja jauh melampaui umur yang diharapkan seperti yang dinyatakan oleh pabrikan mereka.

Mode keandalan dan kegagalan SSD[edit | edit source]

Tes awal oleh Techreport.com yang berjalan selama 18 bulan selama 2013 - 2015 sebelumnya telah menguji sejumlah SSD untuk penghancuran untuk mengidentifikasi bagaimana dan pada titik mana mereka gagal; tes menemukan bahwa "Semua drive melampaui spesifikasi daya tahan resmi mereka dengan menulis ratusan terabyte tanpa masalah", digambarkan sebagai jauh melampaui ukuran biasa untuk "konsumen biasa". SSD pertama yang gagal adalah drive berbasis TLC - jenis desain yang diharapkan kurang tahan lama dibandingkan SLC atau MLC - dan SSD yang bersangkutan berhasil menulis lebih dari 800.000 GB (800 TB atau 0,8 petabyte) sebelum gagal; tiga SSD dalam tes ini berhasil menulis hampir tiga kali lipat dari jumlah itu (hampir 2,5 PB) sebelum gagal juga. Jadi kemampuan bahkan SSD konsumen menjadi sangat andal sudah stabil.

Pemulihan data dan penghapusan aman[edit | edit source]

Solid state drive telah menetapkan tantangan baru bagi perusahaan pemulihan data, karena cara menyimpan data tidak linier dan jauh lebih kompleks daripada hard disk drive. Strategi drive beroperasi secara internal sebagian besar dapat bervariasi antara produsen, dan perintah TRIM nol seluruh rentang file yang dihapus. Leveling keausan juga berarti bahwa alamat fisik data dan alamat yang terpapar ke sistem operasi berbeda.

Sedangkan untuk penghapusan data secara aman, perintah ATA Secure Erase dapat digunakan. Program seperti hdparm dapat digunakan untuk tujuan ini.

Performa[edit | edit source]

JEDEC Solid State Technology Association (JEDEC) telah menerbitkan standar untuk metrik keandalan:[8]

  • Unrecoverable Bit Error Ratio (UBER)
  • Terabytes Written (TBW) - Jumlah terabyte yang dapat ditulis ke drive dalam garansi.
  • Drive Writes Per Day (DWPD) - Jumlah kali total kapasitas drive dapat ditulis per hari dalam garansi.

Dukungan sistem file untuk SSD[edit | edit source]

Biasanya sistem file yang sama yang digunakan pada hard disk drive juga dapat digunakan pada solid state drive. Biasanya diharapkan sistem file untuk mendukung perintah TRIM yang membantu SSD untuk mendaur ulang data yang dibuang (dukungan untuk TRIM tiba beberapa tahun setelah SSD sendiri tetapi sekarang hampir universal). Ini berarti bahwa sistem file tidak perlu mengatur leveling keausan atau karakteristik memori flash lainnya, karena ditangani secara internal oleh SSD. Beberapa sistem file flash menggunakan desain berbasis log (F2FS, JFFS2) membantu mengurangi amplifikasi penulisan pada SSD, terutama dalam situasi di mana hanya sejumlah kecil data yang diubah, seperti ketika memperbarui metadata sistem file.

Linux[edit | edit source]

Sistem file ext4, Btrfs, XFS, JFS, dan F2FS termasuk dukungan untuk fungsi discard (TRIM atau UNMAP).

Dukungan kernel untuk operasi TRIM diperkenalkan dalam versi 2.6.33 dari kernel Linux, dirilis pada 24 Februari 2010. Untuk memanfaatkannya, sistem file harus dipasang menggunakan parameter discard . Partisi swap Linux secara default melakukan operasi pembuangan ketika drive yang mendasarinya mendukung TRIM, dengan kemungkinan untuk mematikannya, atau untuk memilih antara operasi pembuangan satu kali atau dibuang secara terus-menerus. Dukungan untuk antrian TRIM, yang merupakan fitur SATA 3.1 yang menghasilkan perintah TRIM yang tidak mengganggu antrian perintah, diperkenalkan di Linux kernel 3.12, dirilis pada 2 November 2013.

macOS[edit | edit source]

Versi sejak Mac OS X 10.6.8 (Snow Leopard) mendukung TRIM tetapi hanya ketika digunakan dengan SSD yang dibeli oleh Apple. TRIM tidak secara otomatis diaktifkan untuk drive pihak ketiga, meskipun dapat diaktifkan dengan menggunakan utilitas pihak ketiga seperti Trim Enabler. Status TRIM dapat diperiksa dalam aplikasi Informasi Sistem atau dalam alat baris perintah system_profiler.

Versi sejak OS X 10.10.4 (Yosemite) termasuk sudo trimforce enable sebagai perintah Terminal yang memungkinkan TRIM pada SSD non-Apple. Ada juga teknik untuk mengaktifkan TRIM dalam versi yang lebih awal dari Mac OS X 10.6.8, meskipun masih belum pasti apakah TRIM benar-benar digunakan dengan benar dalam kasus-kasus tersebut.

Microsoft windows[edit | edit source]

Versi Microsoft Windows sebelum 7 tidak mengambil tindakan khusus apa pun untuk mendukung solid state drive. Mulai dari Windows 7, sistem file NTFS standar menyediakan dukungan TRIM (sistem file lain pada Windows tidak mendukung TRIM ).

Secara default, Windows 7 dan versi yang lebih baru menjalankan perintah TRIM secara otomatis jika perangkat terdeteksi sebagai solid-state drive. Untuk mengubah perilaku ini, di kunci Registri HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\FileSystem Value DisableDeleteNotification dapat diatur ke 1 untuk mencegah penyimpanan massal dari menerbitkan perintah TRIM. Ini dapat berguna dalam situasi di mana pemulihan data lebih disukai daripada perataan keausan (dalam kebanyakan kasus, TRIM mengatur ulang semua ruang yang kosong secara ireversibel).

ZFS[edit | edit source]

Solaris pada versi 10 Pembaruan 6 (dirilis pada Oktober 2008), dan versi terbaru OpenSolaris, Solaris Express Community Edition, Illumos, Linux dengan ZFS di Linux, dan FreeBSD semua dapat menggunakan SSD sebagai penguat kinerja untuk ZFS. SSD dengan latensi rendah dapat digunakan untuk ZFS Intent Log (ZIL), yang diberi nama SLOG. Ini digunakan setiap kali penulisan sinkron ke drive terjadi. SSD (tidak harus dengan latensi rendah) juga dapat digunakan untuk level 2 Adaptive Replacement Cache (L2ARC), yang digunakan untuk cache data untuk dibaca. Ketika digunakan baik sendiri atau dalam kombinasi, peningkatan besar dalam kinerja umumnya terlihat.

FreeBSD[edit | edit source]

ZFS for FreeBSD memperkenalkan dukungan untuk TRIM pada 23 September 2012. Kode membangun peta wilayah data yang dibebaskan; pada setiap penulisan kode berkonsultasi peta dan akhirnya menghapus rentang yang dibebaskan sebelumnya, tetapi sekarang ditimpa. Ada utas prioritas rendah yang TRIMs rentang ketika saatnya tiba. Sistem File Unix (UFS) juga mendukung perintah TRIM.

Refrensi[edit | edit source]

  1. ^ Whittaker, Zack. "Solid-state disk prices falling, still more costly than hard disks". ZDNet (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2019-12-24. 
  2. ^ http://www.dell.com/downloads/global/products/pvaul/en/ssd_vs_hdd_price_and_performance_study.pdf
  3. ^ "who was who in SSD? - StorageTek". www.storagesearch.com. Diakses tanggal 2019-12-24. 
  4. ^ "1991: Solid State Drive module demonstrated | The Storage Engine | Computer History Museum". www.computerhistory.org. Diakses tanggal 2019-12-24. 
  5. ^ Techworld, ris Mellor. "EMC has changed enterprise disk storage for ever". Techworld. Diakses tanggal 2019-12-24. 
  6. ^ Computerworld, Eric Lai. "SSD laptop drives 'slower than hard disks'". Tech Advisor. Diakses tanggal 2019-12-24. 
  7. ^ "Flash SSDs - Inferior Technology or Closet Superstar?". web.archive.org. 2011-07-19. Diakses tanggal 2019-12-24. 
  8. ^ Null, Linda; Lobur, Julia (2014-10-07). The Essentials of Computer Organization and Architecture (dalam bahasa Inggris). Jones & Bartlett Learning. ISBN 978-1-284-15077-3.