ソリッドステートストレージ

ソリッドステートストレージ （ SSSと略されることもあります）は、電子回路のみを使用してデジタル情報を保存および取得するタイプの不揮発性コンピューターストレージで、可動する機械部品を一切使用しません。これは、磁気材料でコーティングされた回転メディアまたは直線移動メディアを使用してデータを記録する従来の電気機械式ストレージとは根本的に異なります。

ソリッドステートストレージデバイスは通常、電気的にプログラム可能な不揮発性フラッシュメモリを使用してデータを保存しますが、一部のデバイスはバッテリバックアップ式の揮発性ランダムアクセスメモリ（RAM）を使用します。可動する機械部品がないため、ソリッドステートストレージは従来の電気機械式ストレージよりもはるかに高速です。マイナス面として、ソリッドステートストレージは非常に高価であり、書き込み増幅現象の影響を受けます。

さまざまなタイプのコンピューターシステムおよびアプライアンスのアプリケーションの要件を満たすために、ソリッドステートストレージデバイスにはさまざまなタイプ、フォームファクター、ストレージスペースのサイズ、インターフェイスオプションがあります。

概要

歴史的に、コンピューターシステムのセカンダリストレージは、主に、回転するプラッター（ハードディスクドライブとフロッピーディスク）またはプラスチックフィルムの細長いストリップ（テープドライブ）に適用される表面コーティングの磁気特性を使用して実装されてきました。このような磁気媒体を読み取り/書き込みヘッドとペアにすると、強磁性コーティングの小さな部分を個別に磁化することでデータを書き込み、磁化の遷移を検出して後で読み取ることができます。データの読み取りまたは書き込みを行うには、磁気メディアの正確なセクションが、メディア表面に近接して流れる読み取り/書き込みヘッドの下を通過する必要があります。結果として、データの読み取りまたは書き込みでは、実際のテクノロジーによって異なる磁気メディアとヘッドの位置決めに必要な遅延が発生します。

フラッシュベースのストレージデバイスの書き込み増幅現象の説明

時間が経つにつれて、中央処理装置（CPU）と電気機械記憶装置（ハードディスクドライブとそのRAIDセットアップ）のパフォーマンスのギャップが広がり、セカンダリストレージテクノロジの進歩が必要になりました。解決策はフラッシュメモリで見つかりました。フラッシュメモリは、電気的に消去して再プログラムできる電子不揮発性コンピュータストレージメディアです。ソリッドステートストレージは通常、NANDタイプのフラッシュメモリを使用します。これは、ストレージデバイスのサイズ全体よりもはるかに小さいチャンクで読み書きできます。読み取り操作の最小チャンク（ページ）のサイズは、書き込み/消去操作の最小チャンクサイズ（ブロック）よりもはるかに小さいため、フラッシュベースのランダム書き込みパフォーマンスと書き込み耐久性を制限する書き込み増幅と呼ばれる望ましくない現象が発生しますソリッドステートストレージデバイス。別のタイプのソリッドステートストレージデバイスは、揮発性ランダムアクセスメモリ（RAM）とバッテリーを組み合わせて使用します。これにより、デバイスの電源が遮断された後、RAMの内容を一定期間保存できます。利点として、RAMベースのソリッドステートストレージは、フラッシュと比較してはるかに高速であり、書き込み増幅が発生しません。

可動式の機械部品がないため、ソリッドステートストレージは、電気機械式ストレージデバイスに存在するデータアクセス遅延を実質的に排除し、1秒あたりのI / O操作（IOPS）を大幅に高速化します。さらに、ソリッドステートストレージにより、保存データへのシーケンシャルアクセスが大幅に高速化され、消費電力が削減され、物理的衝撃に対する耐性が向上し、動作中の熱発生が少なくなり、振動が発生しなくなります。欠点として、ソリッドステートストレージデバイスは、電気機械式ストレージデバイスよりもメガバイトあたりの価格がはるかに高く、通常、デバイスごとの容量が大幅に小さくなります。さらに、フラッシュベースのデバイスでは、データの書き込みに使用されるプログラム消去サイクルの数が限られているフラッシュメモリの制限により、書き込み可能なデータ量が制限されるため、寿命が短くなるメモリウェアが発生します。。その結果、ソリッドステートストレージはハイブリッドドライブの作成に頻繁に使用されます。ソリッドステートストレージは、従来のセカンダリストレージの完全な代替ではなく、頻繁にアクセスされるデータのキャッシュとして機能します。

デバイスの種類

ソリッドステートストレージデバイスは、より複雑なシステムのセカンダリストレージコンポーネントとして機能します。これは、組み込みデバイスやポータブルデバイスから、大規模なサーバーや専用のネットワーク接続ストレージ（NAS）システムにまで及びます。その結果、ソリッドステートストレージデバイスは、さまざまな容量、物理レイアウト、および寸法で存在し、さまざまなインターフェイスを使用し、さまざまな機能セットを提供します。メモリカードなどのそれほど複雑ではないソリッドステートストレージデバイスは、1ビットSDインターフェイスやSPIなどのよりシンプルで低速なインターフェイスを使用し、より高度な高性能デバイスは、シリアルATA（SATA）またはPCI Express（PCIe）などのより高速なインターフェイスを使用しますAHCIやNVM Express（NVMe）などの論理デバイスインターフェイスとペアになっています。

フラッシュベースのソリッドステートストレージデバイスには、次の種類があります。

MultiMediaCard（MMC）–ポータブルデバイスで使用されるメモリカードタイプ
Secure Digital（SD）–さまざまなバリエーション、速度、サイズで利用可能なメモリカードタイプで、ポータブルデバイスで広く使用されています
ソリッドステートドライブ（SSD）–さまざまなフォームファクター、さまざまなインターフェイス、さまざまな市場セグメントを対象とするさまざまなクラスで利用可能なコンピューターストレージデバイス
USBフラッシュドライブ-USBを介して接続するポケット付きのリムーバブルストレージデバイス。さまざまな形状とサイズで利用可能