Comment fonctionnent les disques SSD?

Added 2018-06-13

De nos jours, que vous achetiez un nouvel ordinateur ou que vous mettiez à niveau un ancien ordinateur, vous souhaiterez acheter un lecteur SSD au lieu d’un lecteur de disque dur traditionnel. En effet, le passage du disque dur au disque dur SSD est l’un des Ces mises à niveau amélioreront le plus les performances de votre PC! meilleures mises à niveau des performances de votre ordinateur .

Mais comment? Et pourquoi? Qu'est-ce qui fait du SSD une technologie si révolutionnaire?

Comprendre les ordinateurs et la mémoire

Pour comprendre comment fonctionnent les disques SSD et pourquoi ils sont si utiles, nous devons d’abord comprendre le fonctionnement de la mémoire de l’ordinateur. L’architecture de la mémoire d’un ordinateur se décompose en trois aspects:

1. le cache
2. le Mémoire
3. le lecteur de données

Chacun de ces aspects remplit une fonction importante qui détermine leur fonctionnement.

Le cache est l'unité de mémoire la plus interne.  Lors de l'exécution, votre ordinateur utilise le cache comme une sorte de terrain de jeu pour les calculs et les procédures de données. Les chemins électriques menant au cache sont les plus courts, rendant l’accès aux données presque instantané. Cependant, le cache étant très petit, ses données sont constamment écrasées.

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La mémoire est le juste milieu.  Vous le connaissez peut-être sous le nom de RAM (Random Access Memory). C’est là que votre ordinateur stocke les données relatives aux programmes et processus en cours d’exécution. L'accès à la RAM est plus lent que l'accès au cache, mais de manière négligeable.

Le lecteur de données est où tout le reste est stocké pour la permanence.  C’est là que sont conservés tous vos programmes, fichiers de configuration, documents, fichiers de musique, fichiers de film et tout le reste. Lorsque vous souhaitez accéder à un fichier ou exécuter un programme, l'ordinateur doit le charger à partir du lecteur de données et dans la RAM.

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Ce qui est important à savoir, c’est qu’il existe une grande différence de vitesse entre les trois.  Alors que le cache et la RAM fonctionnent à une vitesse supérieure à nano secondes, un disque dur traditionnel fonctionne à des vitesses milli secondes.

En substance, le lecteur de données constitue le goulot d'étranglement: peu importe la rapidité avec laquelle tout le reste est, un ordinateur ne peut que charger et enregistrer des données aussi rapidement que le lecteur de données peut le gérer.

C'est là qu'interviennent les disques SSD. Alors que les disques durs traditionnels ont des ordres de grandeur plus lents que le cache et la RAM, les disques SSD sont beaucoup plus rapides. Cela peut réduire considérablement le temps nécessaire au chargement de divers programmes et processus, et donnera à votre ordinateur une sensation beaucoup plus rapide.

Comment fonctionnent les disques SSD?

Les disques SSD ont la même fonction que les disques durs: ils stockent des données et des fichiers pour une utilisation à long terme. La différence réside dans le fait que les disques SSD utilisent un type de mémoire appelée «mémoire flash», qui est similaire à la RAM, mais contrairement à la RAM, qui efface ses données chaque fois que l'ordinateur est mis hors tension, les données sur un SSD persistent même lorsqu'il est mis hors tension.

Si vous démontez un disque dur typique, vous verrez une pile de plaques magnétiques avec une aiguille de lecture, un peu comme un lecteur de disque vinyle. Avant que l’aiguille puisse lire ou écrire des données, les plaques doivent tourner au bon endroit.

D'autre part, les disques SSD utilisent un réseau de cellules électriques pour envoyer et recevoir rapidement des données. Ces grilles sont séparées en sections appelées «pages» et ces pages sont où les données sont stockées. Les pages sont regroupées pour former des «blocs».

Les SSD sont appelés «solides» car ils ne comportent aucune pièce mobile.

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Pourquoi est-ce nécessaire de savoir? Parce que les disques SSD ne peuvent écrire que dans des pages vides d’un bloc. Sur les disques durs, les données peuvent être écrites à tout moment sur la plaque, ce qui signifie que les données peuvent être facilement écrasées. Les disques SSD ne peuvent pas écraser directement des données dans des pages individuelles. Ils peuvent uniquement écrire des données sur des pages vides d'un bloc.

Alors, comment les SSD gèrent-ils la suppression de données? Lorsque suffisamment de pages d’un bloc sont marquées comme inutilisées, le disque SSD enregistre la totalité des données du bloc dans la mémoire, efface tout le bloc, puis réengage les données de la mémoire dans le bloc tout en laissant vierges les pages inutilisées. Notez que l’effacement d’un bloc ne signifie pas nécessairement que les données ont complètement disparu. (Comment supprimer en toute sécurité des données sur un SSD!)

Cela signifie que les disques SSD deviennent plus lents au fil du temps.

Lorsque vous avez un nouveau disque SSD, il est entièrement chargé avec des blocs pleins de pages vierges. Lorsque vous écrivez de nouvelles données sur le SSD, celui-ci peut immédiatement écrire sur ces pages vierges à une vitesse vertigineuse. Cependant, à mesure que de plus en plus de données sont écrites, les pages vides s’épuisent et il vous reste des pages inutilisées aléatoires dispersées dans les blocs.

Comme un disque SSD ne peut pas écraser directement une page individuelle, chaque fois que vous souhaitez écrire de nouvelles données à partir de ce moment, le disque SSD doit:

1. Trouvez un bloc avec suffisamment de pages marquées «non utilisées»
2. Notez quelles pages de ce bloc sont encore nécessaires
3. Réinitialiser toutes les pages de ce bloc en blanc
4. Réécrire les pages nécessaires dans le bloc fraîchement réinitialisé
5. Remplissez les pages restantes avec les nouvelles données

Donc, en substance, une fois que vous avez parcouru toutes les pages vierges d’un nouvel achat de disque SSD, votre disque doit suivre ce processus chaque fois qu’il veut écrire de nouvelles données. Voici comment fonctionne la plupart des mémoires flash.

Cela dit, c’est toujours Plus vite  qu’un disque dur traditionnel, et les gains de vitesse valent absolument l’achat d’un SSD sur un disque dur.

Les inconvénients des disques à semi-conducteurs

Maintenant que nous savons comment fonctionne un lecteur à semi-conducteurs, nous pouvons également comprendre l'un de ses inconvénients les plus importants: la mémoire flash ne peut supporter qu'un nombre fini d'écritures avant sa mort.

Beaucoup de données scientifiques expliquent pourquoi cela se produit, mais il suffit de dire que lorsqu'un SSD est utilisé, les charges électriques dans chacune de ses cellules de données doivent être réinitialisées périodiquement. Malheureusement, la résistance électrique de chaque cellule augmente légèrement à chaque réinitialisation, ce qui augmente la tension nécessaire pour écrire dans cette cellule. Finalement, la tension requise devient si élevée qu'il devient impossible d'écrire dans la cellule en question.