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SSDといふもの
SSD (Solid State Drive/Disk) とは、最近モバイル系PCに入っているHDDの代わりを
するディスクドライブ。

うな~のUMPCにもSSDが搭載してあり、これが私が初めて使うSSDなので、思った事
をちらほらと書いてみる。


>特徴
 ・Solid Stateが示す通り、稼動部品が無いため、メカニカルな故障が無い。
 ・リードアクセスが早い。
 ・ライトアクセスを頻発させると、あっさりと死ぬ。
 ・容量がHDDに比べると少ない。
 ・HDDと比べてビット単価が高い。
 ・フラグメント?なんのことかな…?


さくっと持っている知識で解説。

稼動部品とは、HDDの内部で動いているやつ。
磁性体を塗った金属円盤(プラッター)、及びプラッターの回転に使うモーター部、データ
の読み書きを行うヘッド部。
これらは衝撃に弱く、物理的に稼動することから、消耗するという特徴がある。
また、衝撃によってヘッドがプラッター表面にキズをつけるので、使っていくうちにデータ
の書き込み・読み込み時間が長くなる。
物理的に動くということは、当然熱も出る訳で、軸受けと言われる、プラッター中心部に
ある回転軸の軸を受ける場所も消耗していく。

SSDは、半導体メモリでデータを保持するため、稼動する部分が無い。
つまり、PCのメモリみたいに基盤に実装してあるから、稼動する部分なんて無い。
これで、ファンレス・CDROM未搭載PCの場合に限り、稼動部位が無くなる。
UMPCは稼動部を減らすことで、持ち歩きによるPC全体の衝撃耐性を上げる事も重要
な要素の1つなので、SSD搭載は理に適っている。
また、稼動する部分が無いということは、電気エネルギーを運動エネルギーに変換
する必要がないということ。運動エネルギーに変えると、一部は熱エネルギーにも
なってしまって、無駄になってしまう。
そういう意味では、SSDはHDDと比較し、無駄になる部分は少ない(電気が流れるので
多少は発熱する)ので、省電力にも向いている。

ただしSSDは高い。まだフラッシュ自体の単価がHDDに追いついていない。
そして、磁性体を用いるHDDと比較し、書き換え回数の上限が早いタイミングで訪れる。
これは、SSDに用いている記憶媒体と関係がある。
SSD内部には、殆どの場合、多値フラッシュメモリを使っている。
こいつは、本来1ビットしか記憶できないエリアに、2ビット以上の値を記憶することで、
フラッシュメモリ自体の実装面積に比べ、何倍もの大容量に成功している。

ちなみに。
半導体記憶媒体としては、こんなものがあります。

・ROM系
おなじみの回路を焼き切ることで1・0を表現するROM。
再書き込み不可能だが、データ化けは他のに比べて圧倒的に低い。
工場での量産に向いていて、作れば作るほど安くなる。

・EPROM系
BIOS等に使う電気で書き換え可能なEPROM、もしくは紫外線で消去して書き込むEEP
ROM。
主記憶媒体としては使われない。
また、EPROMは一定バイト数書き込む度に、書き込み安定待ち時間が必要な為、書き
込みは結構遅い。ただし、消去という概念は無く、書き込み開始すれば書き込める。
結構便利。
EEPROMは、あらかじめ紫外線で消しておいて、ROMライターで0になる部分を焼切る。
なお、EEPROMのデータ消去方法は、紫外線以外にも、いろいろあります。

・フラッシュメモリ系
プレステのメモリカード、メモリースティック、SD、USBメモリ等でおなじみ。
持ち歩き可能なお手軽記憶媒体。FDの代わりみたいなもの。
書き換え回数に上限があるのはお約束。約1000回程度と言われています。
消去するには、セクターと言われる単位で消去するので、1バイトだけ書き換えたいと
いう需要には向いていない。
一度セクター毎読みとって1バイト書き換えて、セクター消去の後、セクターのデータを
丸ごと書き込むという方法。物によって、消去は複数セクタ同時にやることが可能。
消去は、使っていくにつれて長くなっていくらしい。
1値フラッシュでは、消去した後、1ワード(物によるが、16Bitとかそんなもん)単位で
コマンドを発行し、書き込んでいく。
多値フラッシュでは、消去した後は、コマンド発行後バースト転送と言って、データを
連続で転送してやると、それをセクタ先頭から順番に書き込んでくれる。
1値より書き込み速度は高速。だが遅い。
多値は、おそらくだけど電圧レベルによって値を実現していると思われる。
(実装面積同じで多値を記憶するからねぇ)
この為、放置するとある程度放電してしまい、データ化けが発生することから、読込み
には、データ化け検出の他、
一定ビット数は復元できる復元回路を持つ必要がある。
ECCみたいなものだけど、これよりもっと強力。
(ECCは1ビット修復、2ビット異常検出、3ビット以上は異常検出すら無理なケースも…)
DRAMにもECC回路をつけることがあるけど、普通のPCにはありません。
回路つけると高いし。

・MRAM
どこぞの研究所の教授さんが作ったえらくすごい記憶媒体。
DRAM並みのアクセス速度と、無限に近い書き換え回数を持ち、省電力。
一番の特徴は、磁性体によって記憶するため、電源を切ってもデータが消えない点。
ただし、まだ普及していないため高い。
量産化が進めば、新しい記憶媒体として利用されると思う。
特に書き込みに必要なコマンド発行とかは無く、普通に書き込むだけでOKなのも美点。



さて。
ここで注意しなければならないのは、SSDはフラッシュメモリであるが、SDとかと違って
書き換え耐性が高いという事。
もちろん、フラッシュメモリなので1000回程度しか書きかえれないのは同じなのだが、
実はSSDは利用可能容量以上にメモリを搭載しており、そこを書き換え様エリアとして
利用する。
上に書いた通り、フラッシュは書き換える場合一度消去する必要がある。
だが、いちいち消してから書き込んでいたのでは、HDDの代替とはならない。

どうするか?なんてことはない。(謎列車っぽく)
すでに消去してある予備のエリアを持って置いて、丸ごとデータをそちらに書き込んで
しまうのだ。

例えば。
ファイルシステム(NTFS, FAT32, etc)の1セクタ(正確には1クラスタ)が4KBで、1セクタ
だけ書き換えたいのに、フラッシュの1セクタが64KBだとすると、まず64KBを読込んで
該当の4KBをRAM上で上書きし、
それを消去済みのフラッシュセクタに書き込むのだ。
そして、元々あった64KBセクタは消去要求記憶列(キュー)に入れておいて、暇な時に
消去する。
こんなことをやらないといけないので、SSDは比較的大きめのキャッシュを搭載している
が、キャッシュと消去済みエリアが一度に無くなるほどデータ書込みがあると、さすがに
消去しながら書き込むということになるため、小さなファイルの書き込みならば高速だが
大容量ファイルとなると、すごく時間がかかる。HDDよりひどいこともある。

あと、寿命を延ばす手段もこの消去エリアに隠されている。
この消去エリアを使うということは、その分特定部位を続けて利用するということをしない
ので、その分寿命は延びる。
また、大抵は平準化と言って、このセクタは何回書き換えたから、ここよりもっと書換え
回数の少ないセクタに書き込む等の管理をSSD内部で行っている。
このため、OS、ファイルシステムは意識をすることがない。
またこの仕組みのため、HDDみたいに物理的にこのエリアがこのセクタだという物理的
な割当てがなく可変であるため、記憶媒体自体がすでにフラグメントしている。
ただ、フラグメントはヘッドを持つHDDの弱点なだけで、稼動部位を持たないSSDには
無用。というか、これをやるとSSDの寿命を無駄に減らすだけなので基本的にSSDには
デフラグをしない。やっても効果無いですから。

SDやメモリースティック等は、この平準化をやっていないので、長持ちさせたければ、
できるだけファイル削除をしないで、常にファイルを入れるだけ入れる。
日付フォルダを作って、そこに入れていくのが便利かも。
容量が減ってきたら古いファイルを消す、みたいなことをする、つまり手動平準化とも
いえることをすることで、ある程度寿命を延ばすことができる。

…てことは、今うちがやってるみたいに、メモリースティックにTMPを割り当てると…?
使う→消す→次回使う際は同じ場所に…となるので、そのセクタはあっさりと利用回数
を越えてしまう。
まぁ、この場合、CHKDSKでここはもう使えないよ、とマークしてやることで別のセクタを
使えるので、十分使えるとは思いますがね。


さてさて。
もうちょっといろいろ使いこなしてみるかな。


|ω゚)ノ 早いよ?でも無駄に気を使うよ?  使いすぎなだけじゃね?(゚ω゚*)

┣【PCだっ】 | 11:17:29 | Trackback(0) | Comments(0)

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