Disque SSD

De nombreux SSD à mémoire flash intègrent une petite quantité de DRAM volatile faisant office de cache, similaire aux tampons des disques durs. Ce cache peut stocker temporairement des données pendant leur écriture dans la mémoire flash et conserve également des métadonnées telles que la correspondance entre les blocs logiques et les emplacements physiques sur le SSD. Ce cache peut aussi stocker temporairement des données lors de leur lecture récente depuis la mémoire flash.

Certains contrôleurs SSD, comme ceux de SandForce, atteignent des performances élevées sans utiliser de cache DRAM externe. Ces conceptions s'appuient sur d'autres mécanismes, tels que la SRAM intégrée, pour gérer les données et minimiser la consommation d'énergie.

De plus, certains SSD utilisent un mécanisme de mémoire tampon SLC pour stocker temporairement des données en mode cellule à un seul niveau (SLC), même sur des SSD à cellules à plusieurs niveaux (MLC) ou à cellules à trois niveaux (TLC). Cela améliore les performances d'écriture en permettant d'écrire les données sur un stockage SLC plus rapide avant de les déplacer vers un stockage MLC ou TLC plus lent, mais de plus grande capacité.

Sur les SSD NVMe, la technologie Host Memory Buffer (HMB) permet au SSD d'utiliser une partie de la DRAM du système au lieu de s'appuyer sur un cache DRAM intégré, réduisant ainsi les coûts tout en maintenant un niveau de performance élevé.

Dans certains SSD haut de gamme destinés aux consommateurs et aux entreprises, de plus grandes quantités de DRAM sont incluses pour mettre en cache à la fois les mappages de tables de fichiers et les données écrites, réduisant ainsi l'amplification d'écriture et améliorant les performances globales.

Les SSD hautes performances peuvent intégrer des condensateurs, des supercondensateurs ou des batteries, ce qui contribue à préserver l'intégrité des données en cas de coupure de courant inattendue. Le condensateur ou la batterie fournit suffisamment d'énergie pour permettre l'écriture des données du cache dans la mémoire non volatile, garantissant ainsi l'absence de perte de données.

Dans certains SSD utilisant la mémoire flash MLC (Multi-Level Cell), un problème potentiel appelé « corruption de page inférieure » ​​peut survenir en cas de coupure de courant pendant la programmation d'une page supérieure. Cela peut entraîner la corruption de données précédemment écrites. Pour pallier ce problème, certains SSD haut de gamme intègrent des supercondensateurs afin de garantir l'écriture sécurisée de toutes les données lors d'une coupure de courant soudaine.

Certains SSD grand public intègrent des condensateurs pour sauvegarder des données critiques, comme la table de correspondance FTL ( Flash Translation Layer ). On peut citer par exemple les séries Crucial M500 et Intel 320. Les SSD professionnels, tels que la série Intel DC S3700, sont souvent équipés de mécanismes de protection contre les coupures de courant plus robustes, comme des supercondensateurs ou des batteries.

L'interface hôte d'un SSD désigne le connecteur physique et les méthodes de signalisation utilisées pour la communication entre le SSD et le système hôte. Cette interface est gérée par le contrôleur du SSD et est souvent similaire à celle des disques durs traditionnels. Exemples d'interfaces courantes :

• Serial ATA : L’une des interfaces les plus utilisées dans les SSD grand public. SATA 3.0 prend en charge des vitesses de transfert allant jusqu’à 6,0 Gbit/s.
• Interface SCSI série : principalement utilisée dans les environnements d’entreprise, l’interface SAS est plus rapide et plus robuste que l’interface SATA. SAS 3.0 offre des vitesses allant jusqu’à 12 Gbit/s.
• PCI Express (PCIe) : Interface haut débit utilisée dans les SSD hautes performances. PCIe 3.0 x4 prend en charge des vitesses de transfert allant jusqu’à 31,5 Gbit/s.
• M.2 : Interface plus récente conçue pour les SSD, plus compacte que les interfaces SATA ou PCIe, souvent présente dans les ordinateurs portables et de bureau. Le M.2 prend en charge les interfaces SATA (jusqu’à 6 Gbit/s) et PCIe.
• U.2 : Une autre interface utilisée pour les SSD de qualité professionnelle, offrant des voies PCIe x4 mais avec un connecteur plus robuste adapté aux environnements de serveurs.
• Fibre Channel : Généralement utilisées dans les systèmes d'entreprise, les interfaces Fibre Channel offrent des vitesses de transfert de données élevées, les versions modernes prenant en charge jusqu'à 128 Gbit/s.
• USB : De nombreux SSD externes utilisent l'interface Universal Serial Bus, les versions modernes comme l'USB 3.1 Gen 2 prenant en charge des vitesses allant jusqu'à 10 Gbit/s.
• Thunderbolt : Certains SSD externes haut de gamme utilisent l’interface Thunderbolt.
• Parallel ATA (PATA) : une interface plus ancienne utilisée dans les premiers SSD, avec des vitesses allant jusqu’à 1 064 Mbit/s. PATA a été largement remplacée par SATA en raison de ses débits de transfert de données plus élevés et de sa plus grande fiabilité.
• SCSI parallèle : interface principalement utilisée dans les serveurs, avec des vitesses allant de 40 Mbit/s à 2 560 Mbit/s. Elle a été en grande partie remplacée par le SCSI série. Le dernier SSD basé sur SCSI a été commercialisé en 2004.

Les disques SSD peuvent prendre en charge différentes interfaces logiques, qui définissent les jeux de commandes utilisés par les systèmes d'exploitation pour communiquer avec le disque SSD. Deux interfaces logiques courantes sont :

• Interface de contrôleur hôte avancée (AHCI) : initialement conçue pour les disques durs, l’AHCI est couramment utilisée avec les SSD SATA, mais elle est moins efficace pour les SSD modernes en raison de sa surcharge.
• NVMe (NVM Express) : une interface moderne conçue spécifiquement pour les SSD, NVMe tire pleinement parti du parallélisme des SSD, offrant une latence nettement inférieure et un débit supérieur à celui de l'AHCI.

L'avantage d'utiliser un format de disque dur actuel serait de tirer parti de l'infrastructure étendue déjà en place pour monter et connecter les disques au système hôte. Ces formats traditionnels sont connus par la taille du support rotatif (c.-à-d. 5,25 pouces, 3,5 pouces, 2,5 pouces ou 1,8 pouce) et non par les dimensions du boîtier du disque.

facteurs de format disque sur module

Un disque sur module ( DOM ) est une clé USB dotée d'une interface PATA ( Parallel ATA ) 40/44 broches ou SATA , conçue pour être branchée directement sur la carte mère et utilisée comme disque dur (HDD). Les périphériques DOM émulent un disque dur traditionnel, ce qui élimine le besoin de pilotes spécifiques ou de prise en charge particulière par le système d'exploitation. Les DOM sont généralement utilisés dans les systèmes embarqués , souvent déployés dans des environnements difficiles où les disques durs mécaniques seraient immobilisés, ou dans les clients légers en raison de leur petite taille, de leur faible consommation d'énergie et de leur fonctionnement silencieux.

Les modules SATA DOM se présentent sous plusieurs formes. La plus traditionnelle émule l'interface standard, avec le connecteur de données SATA à 7 broches placé à côté du connecteur d'alimentation SATA à 15 broches. Le format MO-297, dit « SATA semi-mince », en est un exemple. Afin de gagner de la place sur la carte mère, des modules SATA DOM plus petits, utilisant uniquement le connecteur de données SATA, ont été conçus. Le premier modèle, fabriqué par exemple par Supermicro , s'appuyait sur un connecteur Berg séparé pour l'alimentation. Un second modèle, datant de 2012 et fabriqué par Innodisk , réutilise la 7e broche du connecteur, initialement destinée à la masse (GND), pour alimenter le VCC (+5 V). Un troisième modèle, appelé « alimentation broche 8 », remplace les deux éléments structurels en plastique latéraux par deux contacts métalliques pour la masse et le VCC. Ces nouveaux types de modules SATA DOM sont aujourd'hui si répandus que l'ancien modèle à 7 et 15 broches n'est pratiquement plus considéré comme un module SATA DOM, d'autant plus que peu de cartes mères proposent cette interface. (Les modules PATA DOM ne présentent aucun problème d'alimentation, car le connecteur fournit une alimentation de 3,3 V ou 5 V : de la même manière qu'une carte CompactFlash serait alimentée.)

Il existe également des modules USB DOM conçus pour être branchés sur les broches d'en-tête USB 2.0 d'une carte mère.