ソリッドステートドライブはどのように機能しますか？

ソリッドステートドライブはどのように機能しますか？

最近では、新しいコンピューターを購入する場合でも、古いコンピューターをアップグレードする場合でも、従来のハードディスクドライブ（HDD）ではなくソリッドステートドライブ（SSD）を購入する必要があります。実際、HDDからSSDへの切り替えは あなたが行うことができる最高のPCパフォーマンスのアップグレード 。





しかし、どのように？なぜ？ SSDがこのような画期的なテクノロジーである理由は何ですか？



この記事では、SSDとは何か、SSDが実際にどのように機能し、動作するか、SSDが非常に役立つ理由、およびSSDの1つの大きな欠点について知っておく必要があることを正確に学びます。代わりに購入のアドバイスをお探しの場合は、SSDを購入する前に考慮すべき事項に関する記事を読むことをお勧めします。





コンピュータとメモリを理解する

SSDがどのように機能し、なぜSSDが非常に役立つのかを理解するには、まずコンピューターのメモリがどのように機能するかを理解する必要があります。コンピュータのメモリアーキテクチャは、次の3つの側面に分けられます。

  1. NS キャッシュ
  2. NS メモリー
  3. NS データドライブ

これらの各側面は、それらがどのように動作するかを決定する重要な機能を果たします。



キャッシュは最も内側のメモリユニットです。 実行中、コンピューターはキャッシュをデータの計算と手順の一種の遊び場として使用します。キャッシュへの電気的経路は最短であり、データアクセスはほぼ瞬時に行われます。ただし、キャッシュは非常に小さいため、そのデータは常に上書きされています。

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記憶は中立です。 あなたはそれをRAM（ランダムアクセスメモリ）として知っているかもしれません。これは、アクティブに実行されているプログラムとプロセスに関連するデータをコンピューターに保存する場所です。 RAMへのアクセスは、キャッシュへのアクセスよりも低速ですが、ごくわずかです。

データドライブは、他のすべてが永続的に保存される場所です。 ここには、すべてのプログラム、構成ファイル、ドキュメント、音楽ファイル、ムービーファイル、およびその他すべてが保存されます。ファイルにアクセスしたりプログラムを実行したりする場合、コンピュータはファイルをデータドライブからRAMにロードする必要があります。



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知っておくべき重要なことは、3つの間に大きな速度差があるということです。 キャッシュとRAMが次の速度で動作している間 ナノ 数秒で、従来のハードディスクドライブは次の速度で動作します 全国 秒。

本質的に、データドライブがボトルネックです。他のすべてがどれほど高速であっても、コンピュータはデータドライブが処理できる速度でしかデータをロードおよび保存できません。

ここでSSDが介入します。従来のHDDはキャッシュやRAMよりも桁違いに低速ですが、SSDははるかに高速です。これにより、さまざまなプログラムやプロセスのロードにかかる時間を大幅に短縮でき、コンピューターの動作が大幅に高速化されます。

ソリッドステートドライブはどのように機能しますか？

SSDはHDDと同じ目的を果たします。つまり、SSDは長期間使用するためにデータとファイルを保存します。違いは、SSDは「フラッシュメモリ」と呼ばれるタイプのメモリを使用することです。これはRAMに似ていますが、コンピュータの電源が切れるたびにデータをクリアするRAMとは異なり、SSDのデータは電源が切れても保持されます。

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典型的なHDDを分解すると、読み取り針が付いた磁気プレートのスタックが表示されます---ビニールレコードプレーヤーのようなものです。針がデータを読み書きする前に、プレートは正しい位置に回転する必要があります。

一方、SSDは電気セルのグリッドを使用して、データをすばやく送受信します。これらのグリッドは「ページ」と呼ばれるセクションに分割されており、これらのページはデータが保存される場所です。ページはまとめられて「ブロック」を形成します。

SSDは可動部品がないため、「ソリッドステート」と呼ばれます。

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なぜこれを知る必要があるのですか？ SSDはブロック内の空のページにしか書き込むことができないためです。 HDDでは、いつでもプレート上の任意の場所にデータを書き込むことができるため、データを簡単に上書きできます。 SSDは、個々のページのデータを直接上書きすることはできません。ブロック内の空のページにのみデータを書き込むことができます。

では、SSDはデータの削除をどのように処理するのでしょうか？ブロック内の十分なページが未使用としてマークされると、SSDはブロック全体のデータをメモリにコミットし、ブロック全体を消去してから、未使用のページを空白のままにして、メモリからブロックにデータを再コミットします。ブロックを消去しても、必ずしもデータが完全になくなったとは限らないことに注意してください。 （SSD上のデータを安全に削除する方法！）

これは、SSDが時間の経過とともに遅くなることを意味します。

新しいSSDを使用すると、空白ページでいっぱいのブロックが完全に読み込まれます。 SSDに新しいデータを書き込むと、すぐにそれらの空白ページに驚異的な速度で書き込むことができます。ただし、書き込まれるデータが増えると、空白のページがなくなり、ランダムな未使用のページがブロック全体に散らばってしまいます。

SSDは個々のページを直接上書きできないため、その時点から新しいデータを書き込むたびに、SSDは次のことを行う必要があります。

  1. 「未使用」とマークされた十分なページがあるブロックを見つけます
  2. そのブロックのどのページがまだ必要かを記録します
  3. そのブロックのすべてのページを空白にリセットします
  4. 必要なページを新しくリセットされたブロックに書き換えます
  5. 残りのページに新しいデータを入力します

したがって、本質的には、SSDの新規購入で空白のページをすべて処理した後、ドライブが新しい​​データを書き込みたいときはいつでも、このプロセスを実行する必要があります。これがほとんどのフラッシュメモリの仕組みです。

そうは言っても、それはまだです はるかに高速 従来のHDDよりも速度が向上し、HDDよりもSSDを購入する価値があります。

ソリッドステートドライブの欠点

ソリッドステートドライブがどのように機能するかがわかったので、その最大の欠点の1つも理解できます。フラッシュメモリは、死ぬまでに限られた数の書き込みしか維持できません。

これが発生する理由を説明する科学はたくさんありますが、SSDを使用するため、各データセル内の電荷を定期的にリセットする必要があると言えば十分です。残念ながら、各セルの電気抵抗はリセットのたびにわずかに増加し、そのセルへの書き込みに必要な電圧が増加します。最終的に、必要な電圧が非常に高くなり、特定のセルに書き込むことができなくなります。

したがって、SSDデータセルには有限数の書き込みがあります。ただし、SSDが長持ちしないという意味ではありません。に関する記事をご覧ください HDD、SSD、およびフラッシュドライブの平均寿命 もっと知りたいなら。ソリッドステートドライブがどのように機能するかをよりよく理解できたと思います。

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著者について ジョエル・リー（1524の記事が公開されました）

Joel Leeは、2018年からMakeUseOfの編集長を務めています。彼は理学士号を取得しています。コンピュータサイエンスの分野で、9年以上のプロの執筆および編集の経験。

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