โซลิดสเตตไดรฟ์

โซลิดสเตตไดรฟ์ (อังกฤษ: Solid state drive, SSD) หรือ เอสเอสดี คือ อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลชนิดหนึ่ง ซึ่งใช้ชิปวงจรรวมที่ประกอบรวมเป็น หน่วยความจำ เพื่อจัดเก็บข้อมูลแบบถาวรเหมือนฮาร์ดดิสก์ เทคโนโลยีของโซลิดสเตตไดรฟ์ถูกสร้างมาเพื่อทดแทนฮาร์ดดิสก์จึงทำให้มีอินเทอร์เฟส อินพุต/เอ้าพุต เหมือนกันและสามารถใช้งานแทนกันได้ และเนื่องจากโซลิดสเตตไดรฟ์ถูกสร้างด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์จึงไม่มีชิ้นส่วนจักรกลใดๆที่มีการเคลื่อนที่ (หลักการของ ฮาร์ดดิสก์ และ ฟรอปปี้ดิสก์ คือใช้จานแม่เหล็กหมุน) ส่งผลให้ความเสียหายจากแรงกระแทกของโซลิดสเตตไดรฟ์นั้นน้อยกว่าฮาร์ดดิสก์ (หรือทนต่อการแรงสั่นสะเทือนได้ดี) โดยการเปรียบเทียบจากการที่โซลิดสเตตไดรฟ์ไม่ต้องหมุนจานแม่เหล็กในการอ่านข้อมูลทำให้อุปกรณ์กินไฟน้อยกว่า และใช้เวลาในการเข้าถึงข้อมูล (access time) และเวลาในการหน่วงข้อมูล (latency) น้อยกว่าเนื่องจากสามารถเข้าถึงข้อมูลในตำแหน่งต่างๆ ได้รวดเร็วและทันทีโดยไม่ต้องรอการหมุนจานแม่เหล็กให้ถึงตำแหน่งของข้อมูล

โซลิดสเตตไดรฟ์ ถูกแยกส่วนเปรียบเทียบกับ ฮาร์ดดิสก์ ที่ใช้จานแม่เหล็กหมุน จะเห็นได้ว่าแบบจานแม่เหล็กหมุนนั้น มีข้อจำกัดเกี่ยวกับความทนต่อแรงสั่นสะเทือน เพราะหัวอ่านข้อมูลเป็นอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนมากซึ่งอาจจะกระทบถูกจานหมุนและได้รับความเสียหายได้หากมีแรงกระแทกจากภายนอกที่มากพอ ในขณะที่โซลิดสเตตไดรฟ์ ไม่มีข้อจำกัดอันนี้

โซลิดสเตตไดรฟ์จาก DDR SDRAM มีความจุ 128 จิกะไบต์ และมีอัตราข้อมูล 3072 เมกะไบต์ต่อวินาที

โซลิดสเตตไดรฟ์จาก DDR SDRAM จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานเลี้ยงตลอดเวลา ขณะที่โซลิดสเตตไดรฟ์จาก NAND ไม่ต้องการ

mSATA SSD

คำว่าโซลิดสเตตไดรฟ์เป็นคำกว้างๆ ที่อธิบายถึงอุปกรณ์เก็บข้อมูลลักษณะเดียวกับฮาร์ดดิสก์แต่ใช้หน่วยความจำในการเก็บข้อมูลทดแทนการใช้จานแม่เหล็ก โซลิดสเตตไดรฟ์จึงมีหลายชนิดซึ่งแตกต่างกันตามชนิดหน่วยความจำที่ใช้ในการเก็บข้อมูล ปัจจุบันหน่วยความจำที่นิยมนำมาใช้ในโซลิดสเตตไดรฟ์คือ หน่วยความจำแฟลช ซึ่งพบเห็นได้ทั่วไปและเป็นที่นิยมที่สุดแต่มีข้อเสียที่จำกัดจำนวนครั้งในการเขียนข้อมูลทับ และอีกชนิดคือ เอสเอสดีจาก DDR SDRAM หรือแรมที่ใช้เป็นหน่วยความจำหลักในคอมพิวเตอร์ที่เรารู้จักดี ซึ่งเร็วกว่าหน่วยความจำแฟลชมากและเขียนทับได้ไม่จำกัด แต่เพราะว่า DDR SDRAM เป็นหน่วยความจำชั่วคราวดังนั้นการที่จะให้ทำงานเป็นหน่วยความจำถาวรก็ต้องมีแหล่งไฟฟ้าที่ถาวรเลี้ยงเพื่อไม่ให้ลืมข้อมูล ด้วยข้อจำกัดนี้ทำให้ไม่เป็นที่นิยมในการใช้ทั่วไปตามบ้านเรือนแต่นิยมในอุตสาหกรรมที่ต้องการแหล่งเก็บข้อมูลที่มีประสิทธิภาพสูง

SSD นั้นผลิตได้ 2 แบบ คือ

1. NOR Flash

(หน่วยความจำจะถูกเชื่อมต่อกันแบบขนาน ทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างอิสระ อ่านข้อมูลเร็วมาก แต่ มีความจุต่ำ และราคาแพงมาก) 

2. NAND Flash

(เป็นแบบเข้าถึงข้อมูลทีละบล็อก ทำให้มีความจุสูง ราคาถูก) เป็นระบบเดียวกับ FlashDrive ที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้มีราคาถูกกว่า ซึ่งแบ่งเป็น 2 ประเภท 

• Single-Level Cell (SLC) : ในแต่ละเซลเก็บข้อมูลได้ 1 บิต ทำงานเร็ว กินพลังน้อย และมีอายุการใช้งานนาน (เขียนได้ 1 แสนครั้งโดยประมาณ) แต่มีราคาสูง
• Multi-Level Cell (MLC) : 1 เซลเก็บข้อมูลได้มากกว่า 1 บิต (ปัจจุบัน 1 เซลเก็บได้ 2 บิต และอยู่ในระหว่างการพัฒนาให้เก็บได้มากขึ้นเรื่อยๆความเร็วต่ำกว่า ใช้พลังงานมากกว่า SLC เขียนได้ ไม่เกิน 1 หมื่นครั้ง แต่มีราคาถูก)

เปรียบเทียบโซลิดสเตตไดรฟ์กับฮาร์ดดิสก์

คุณสมบัติ	โซลิดสเตตไดรฟ์	ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์
เวลาที่รอจนกว่าจะพร้อมใช้งาน (Start-up time)	เกือบจะทันทีทันใด เพราะว่าไม่มีส่วนที่ต้องเคลื่อนไหวดังนั้นใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาทีก็พร้อมใช้งาน	ต้องใช้เวลาหลายวินาทีในการรอให้ฮาร์ดดิสก์หมุนจนได้ความเร็วที่กำหนดจึงจะพร้อมใช้งาน
การเข้าถึงข้อมูลโดยสุ่ม (Random access time)	ประมาณ 0.1 มิลลิวินาที เร็วกว่าฮาร์ดดิสก์หลายเท่าเพราะว่าใช้หน่วยความจำแบบแรมในการเก็บข้อมูลซึ่งสามารถเข้าถึงข้อมูลได้โดยตรง	อยู่ในช่วง 2.9 (ฮาร์ดดิสก์คุณภาพสูงสำหรับเซิร์ฟเวอร์) ถึง 12 มิลลิวินาที (ฮาร์ดดิสก์โน้ตบุ๊ค) ขึ้นอยู่กับตำแหน่งหัวอ่าน ตำแหน่งข้อมูลที่ต้องการเข้าถึง และความเร็วในการหมุนของฮาร์ดดิสก์
ความหน่วงเวลาในการอ่าน (Read latency time)	ต่ำ เพราะสามารถเข้าถึงข้อมูลได้โดยตรง จึงทำให้การทำงานที่ต้องอ่านข้อมูลจากหลายๆ ไฟล์ จะเร็วกว่าฮาร์ดดิสก์อย่างเห็นได้ชัด ยกตัวอย่างเช่นการเปิดโปรแกรม หรือการเปิดเครื่อง (ดูเพิ่ม Amdahl's law).	สูงกว่า SSD มาก เพราะการเข้าถึงข้อมูลต้องอาศัยการหมุนของจานแม่เหล็ก และการเลื่อนตำแหน่งของหัวอ่าน ดังนั้นตำแหน่งของข้อมูลที่ต้องการอ่านในฮาร์ดดิสก์จึงมีผลต่อความเร็วในการอ่านข้อมูลด้วย
อัตราการส่งข้อมูล (Data transfer rate)	ค่อนข้างคงที่ แต่ถ้าหากมีการอ่านเขียนจากหลายๆ ที่มากเข้าก็จะส่งผลให้อัตราการส่งข้อมูลของ SSD ลดลงได้ โดย SSD ตามท้องตลาดทั่วไปจะมีอัตราการส่งข้อมูลอยู่ที่ 100 ถึง 600 เมกะไบต์ต่อวินาที ขึ้นอยู่กับรุ่นและยี่ห้อ และ SSD ระดับที่ใช้ในเชิงธุรกิจอาจจะมีอัตราการส่งข้อมูลถึงหลายจิกะไบต์ต่อวินาที	หากอ่านเขียนข้อมูลต่อเนื่องกันฮาร์ดดิสก์คุณภาพดีอาจจะมีอัตราการส่งข้อมูลถึง 140 เมกะไบต์ต่อวินาที แต่ในการใช้งานจริงๆ แล้วการอ่านเขียนข้อมูลไม่ได้ต่อเนื่องกันเสมอไป และเนื่องจากฮาร์ดดิสก์ต้องเสียเวลาในการเลื่อนหัวอ่านและรอการหมุนของจานแม่เหล็ก ดังนั้นในการทำงานจริงอัตราการส่งข้อมูลจะต่ำกว่ากรณีอ่านเขียนข้อมูลต่อเนื่องค่อนข้างมาก ซึ่งอัตราการส่งข้อมูลของฮาร์ดดิสก์ก็มักจะขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนของจานแม่เหล็กโดยทั่วไปแล้วจะอยู่ในช่วง 4,200 ถึง 15,000 รอบต่อนาที
การกระจายของข้อมูล (Fragmentation)	เนื่องจาก SSD สามารถเข้าถึงข้อมูล ณ​ ตำแหน่งใดๆ ได้ทันที ดังนั้นการอ่านข้อมูลที่ต่อเนื่องกันนั้นไม่มีผลทำให้การอ่านเร็วขึ้นเท่าไหร่ใน SSD (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการอ่านข้อมูลขนาดใหญ่กว่า 4 กิโลไบต์; ขนาดทั่วไปของแต่ละบล็อกข้อมูลในระบบไฟล์) ทำให้การกระจายของข้อมูลไม่ค่อยมีผลทำให้การอ่านข้อมูลช้าลงเช่นกัน แต่การลดการกระจายของข้อมูลจะทำให้เกิดการเขียนไฟล์บน SSD อย่างมาก และเนื่องจาก SSD ส่วนใหญ่ในท้องตลาดใช้เซลล์ความจำแบบ NAND ซึ่งมีจำนวนครั้งในการเขียนข้อมูลทับได้จำกัด จึงส่งผลต่ออายุการใช้งานของ SSD	ไฟล์ขนาดใหญ่หากเก็บในฮาร์ดดิสก์แล้วมักจะมีการกระจายของข้อมูลไฟล์นั้นไปยังส่วนต่างๆ ของจานแม่เหล็กของฮาร์ดดิสก์ ทำให้การอ่านไฟล์เดียวต้องอ่านจากหลายๆ ที่ซึ่งทำให้การอ่านข้อมูลช้าลงอย่างมาก ดังนั้นการลดการกระจายข้อมูลจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องทำเป็นประจำเพื่อรักษาประสิทธิภาพให้ดีอยู่เสมอ
เสียงรบกวน (Acoustic noise)	เนื่องจาก SSD ไม่มีชิ้นส่วนที่ต้องขยับเลยดังนั้นจึงเงียบกว่าฮาร์ดดิสก์เป็นธรรมดา แต่อาจจะมีเสียงรบกวนได้เล็กน้อยจากวงจรไฟฟ้าภายใน	ฮาร์ดดิสก์มีชิ้นส่วนมากมายที่ต้องขยับเช่นจานแม่เหล็กที่ต้องหมุนตลอดเวลาการทำงาน และหัวอ่านที่ขยับไปมาเมื่อมีการอ่านเขียนข้อมูล จึงทำให้เกิดเสียงอยู่ในระดับที่ได้ยินได้แต่ก็เบากว่าเสียงพัดลมระบายอากาศมาก
การควบคุมอุณหภูมิ (Temperature control)	SSD ไม่ต้องการการควมคุมอุณหภูมิเป็นพิเศษแต่อย่างใดเพราะสามารถทำงานได้อย่างไม่มีปัญหาในอุณหภูมิที่สูงกว่าฮาร์ดดิสก์ แต่ใน SSD สำรับการใช้งานเชิงธุรกิจชนิดที่เป็นการ์ดอาจจะมีฮีตซิงค์สำหรับระบายความร้อนมาด้วย	จากรายงานของบริษัท Seagate, ที่อุณหภูมิห้องสูงกว่า 95 องศาฟาเรนไฮต์ (35 องศาเซลเซียส) จะทำให้อายุการใช้งานฮาร์ดดิสก์สั้นลงได้ หากอุณหภูมิของไดรฟ์สูงกว่า 131 องศาฟาเรนไฮต์ (55 องศาเซลเซียส) ถือว่าร้อนเกินไป และอาจจำเป็นที่จะต้องติดพัดลมระบายอากาศ เพราะจะส่งผลต่ออายุการใช้งานอย่างมาก แต่โดยทั่วไปแล้วเราใช้ฮาร์ดดิสก์โดยไม่ได้ติดตั้งระบบระบายความร้อนพิเศษเพิ่มเติมแต่อย่างใด
ความทนทานต่อสภาพแวดล้อม (Susceptibility to environmental factors)	ทนต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือน เพราะไม่มีชิ้นส่วนที่ต้องเคลื่อนที่	เนื่องจากมีหัวอ่านที่เคลื่อนที่และจานแม่เหล็กหมุน จึงอ่อนไหวต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนอย่างยิ่ง
การติดตั้ง (Installation and mounting)	เนื่องจากทนทานต่อแรงกระแทก การสั่นสะเทือน และมีการปกปิดแผงวงจรไว้อย่างมิดชิดจึงไม่มีข้อควรระวังเป็นพิเศษในการติดตั้ง	เนื่องจากฮาร์ดดิสก์ทั่วไปไม่มีแผ่นปกปิดแผงวงจร ดังนั้นการติดตั้งจึงต้องระวังไม่ให้สัมผัสถูกแผงวงจร และจะต้องติดตั้งไว้ในที่ที่ไม่มีแรงกระแทกและการสั่นสะเทือน
ความทนทานต่อสนามแม่เหล็ก (Susceptibility to magnetic fields]])	ไม่มีผลต่อสนามแม่เหล็ก	ในทางทฤษฎี สนามแม่เหล็กรุนแรงสามารถสร้างความเสียหายแต่ข้อมูลในจานแม่เหล็กได้ แต่อย่างไรก็ดีจานแม่เหล็กได้รับการป้องกันอย่างดีด้วยกล่องโลหะ
น้ำหนักและขนาด (Weight and size)	SSD ไม่มีอะไรมากไปกว่ากล่องใส่แผงวงจรที่มีชิพหน่วยความจำเชื่อมติดอยู่ จึงมีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับฮาร์ดดิสก์ และขนาดก็เป็นไปตามกล่องใส่ซึ่งก็เป็นขนาดที่นิยมสำหรับฮาร์ดดิสก์นั่นคือ 1.8", 2.5" และ 3.5"	ปกติแล้วฮาร์ดดิสก์ขนาดเท่าๆ กับ SSD มักมีน้ำหนักมากกว่า ยกตัวอย่างเช่นฮาร์ดดิสก์ขนาด 3.5" จะมีน้ำหนักมากถึงประมาณ 700 กรัม
ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งาน (Reliability and lifetime)	เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ดังนั้นจึงไม่ต้องห่วงเรื่องความผิดพลาดทางกล ดังนั้นอายุการใช้งานจึงถูกำหนดโดยจำนวนครั้งในการเขียนทับ (ลบ แล้วเขียนใหม่) ของแต่ละเซลล์ความจำแบบ NAND ซึ่งจำกัด ซึ่งการแก้ปัญหาเฉพาะหน้าในปัจจุบันคือการเฉลี่ยการเขียนข้อมูลลงในแต่ละเซลล์ความจำให้เท่าเทียมเพื่อยืดอายุการใช้งานให้มากที่สุด โดยการใช้งานทั่วไปแล้ว SSD ก็ทนต่อการใช้งานได้นานปี แต่สำหรับ SSD ที่ใช้หน่วยความจำแบบ DRAM ในการเก็บข้อมูลไม่มีปัญหาจำนวนครั้งในการเขียนซ้ำ แต่ก็จะต้องมีไฟฟ้าเลี้ยงตลอดเวลาเพื่อให้ DRAM รักษาข้อมูลที่เก็บไว้ (แม้ว่าตอนที่ไม่ได้ใช้งานก็ตาม)	ฮาร์ดดิสก์ไม่มีการจำกัดจำนวนครั้งในการเขียนทับ แต่ฮาร์ดดิสก์มีหัวอ่านที่เคลื่อนที่และจานแม่เหล็กหมุนดังนั้นสาเหตุการเสียของฮาร์ดดิสก์คือความผิดพลาดทางกลมากกว่า
ราคาต่อความจุ (Cost per capacity)	SSD ที่ใช้เซลล์ความจำแบบ NAND หรือแบบที่หาซื้อได้ตามท้องตลาดนั้น ราคาอยู่ที่ประมาณ 27 บาทต่อจิกะไบต์ ขึ้นอยู่กับรุ่นและยี่ห้อ อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง อ้างอิงที่ไม่มีชื่อต้องมีเนื้อหา	ราคาอยู่ที่ประมาณ 2.5 บาทต่อจิกะไบต์สำหรับฮาร์ดดิสก์ 3.5" และประมาณ 4 บาทต่อจิกะไบต์สำหรับฮาร์ดดิสก์ 2.5"
ขนาดความจุ (Storage capacity)	ในปี ค.ศ. 2011 SSD มีขนาดความจุถีง 2 เทระไบต์ แต่ขนาด 64 ถึง 256 จิกะไบต์ได้รับความนิยมมากกว่า	ในปี ค.ศ. 2011 ฮาร์ดดิสก์มีความจุถึง 4 เทระไบต์
ความเท่าเทียมกันของความเร็วการอ่านและการเขียน (Read/write performance symmetry)	SSD ราคาถูกจะมีความต่างของความเร็วในการอ่านและความเร็วในการเขียนสูงโดยความเร็วในการเขียนต่ำกว่ามาก แต่เมื่อในรุ่นราคาแพงกว่าก็จะมีความใกล้เคียงกันมากขึ้น	ความเร็วในการเขียนต่ำกว่าความเร็วในการอ่านเล็กน้อย
การบริโภคพลังงาน (Power consumption)	สำหรับ SSD ที่ใช้เซลล์ความจำแบบ NAND จะใช้พลังงานประมาณครึ่งถึงสามในสี่ของฮาร์ดดิสก์ แต่ใน SSD ที่ใช้หน่วยความจำ DRAM มักจะกินพลังงานมากพอๆ กับฮาร์ดดิสก์ และยังต้องมีแหล่งพลังงานแม้ตอนที่ไม่ได้ใช้งานด้วย	ฮาร์ดดิสก์ที่บริโภคพลังงานน้อยที่สุดมีขนาด 1.8" และกินไฟเพียง 0.35 วัตต์ ในฮาร์ดดิสก์ทั่วไปที่มีขนาด 2.5" (ใช้ในโน๊คบุ๊คส่วนใหญ่) กินไฟอยู่ที่ 2 ถึง 5 วัตต์ และฮาร์ดดิสก์ 3.5" อาจจะกินไฟได้ถึง 20 วัตต์

แหล่งข้อมูลอื่น

• รู้จักกับ Solid State Drive (SSD)
• ทำไมต้องใช้ SSD : Solid State Drives
• การใช้งาน SSD ร่วมกับ AHCI

อ้างอิง

1. http://prism.co.th/2015/ssd-solid-state-drives/ ssd
2. Markoff, John (2008-12-11). "Computing Without a Whirring Drive". The New York Times. p. B9. Using a standard Macintosh performance measurement utility called Xbench, the Intel solid-state drive increased the computer's overall performance by almost half. Disk performance increased fivefold.
3. "Hard Drive Data Recovery Glossary". New York Data Recovery. สืบค้นเมื่อ 2011-07-14.
4. Radding, Alan. "Solid-state storage finds its niche". StorageSearch.com. สืบค้นเมื่อ 2007-12-29. Registration required.
5. Meyev, Aleksey (2008-04-23). "SSD, i-RAM and Traditional Hard Disk drives". X-bit labs.
6. "The PC Guide: Spindle Speed".
7. "Intel X25-M solid-state drive degrades significantly with heavy use". สืบค้นเมื่อ 2012-10-21.
8. "Intel High Performance Solid State Drive - Solid State Drive Frequently Asked Questions". สืบค้นเมื่อ 2010-03-04.
9. "Windows Defragmenter". microsoft.com. 2010-04-23.
10. "How NTFS reserves space for its Master File Table (MFT)". Microsoft. 2008-10-16. สืบค้นเมื่อ 2012-05-06.
11. "Do SSDs heat up?". Tom's Hardware. สืบค้นเมื่อ 2012-05-06.
12. "http://knowledge.seagate.com/articles/en_US/FAQ/185191en/". Seagate. สืบค้นเมื่อ 2012-05-06. External link in |title= (help)
13. "SSD vs HDD". SAMSUNG Semiconductor.
14. "Memoright SSDs: The End of Hard drives?". Tom's Hardware. สืบค้นเมื่อ 2008-08-05.
15. "How Magnets Affect Your Computer". สืบค้นเมื่อ 2011-03-04.
16. Lucas Mearian (2008-08-27). "Solid-state disk lackluster for laptops, PCs". สืบค้นเมื่อ 2008-09-12. Corporate-grade SSD uses single-level cell (SLC) NAND memory and multiple channels to increase data throughput and wear-leveling software to ensure data is distributed evenly in the drive rather than wearing out one group of cells over another. And, while some consumer-grade SSD is just now beginning to incorporate the latter features (p. 1). It matters whether the SSD drive uses SLC or MLC memory. SLC generally endures up to 100,000 write cycles or writes per cell, while MLC can endure anywhere from 1,000 to 10,000 writes before it begins to fail, [according to Fujitsu's vice president of business development Joel Hagberg] (p. 4).
17. Kerekes, Zsolt. "SSD Myths and Legends - "write endurance"". StorageSearch.com.
18. "No SWAP Partition, Journaling Filesystems, …on an SSD?". Robert.penz.name. 2008-12-07. สืบค้นเมื่อ 2009-10-21.
19. "SSDs, Journaling, and noatime/relatime". 2009-03-01. สืบค้นเมื่อ 2011-09-27.
20. Tests by Tom's Hardware on the 60 GB Intel 520 SSD calculated a worst-case lifetime of just over five years for incompressible data, and a lifetime of 75 years for compressible data. Ku, Andrew (6 February 2012). "Intel SSD 520 Review: SandForce's Technology: Very Low Write Amplification". Tom's Hardware. สืบค้นเมื่อ 10 February 2012.
21. "512GB SSDs' Price-per-GB Estimated to Fall Below US$0.1 and Hit an All-time Low This Year End, Says TrendForce". สืบค้นเมื่อ 2020-01-03.
22. Schmid, Patrick (2007-11-07). "HyperDrive 4 Redefines Solid State Storage: HyperDrive 4 - The Fastest Hard Disk In The World?". Tom's Hardware.|-
23. Prigge, Matt (2010-06-07). "An SSD crash course: What you need to know". InfoWorld. สืบค้นเมื่อ 2010-08-29.
24. "eWeek, Toshiba 1.8 drive announcement, January 2011".