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SSD(Solid State Drive)を理解する


HDDのほかに、SSDというストレージがあります。SSDとはSolid State Drive。直訳すると「固形状態のドライブ」で、HDDのように機械式駆動構造でなく、メモリチップと基盤で構成されたシンプルな構造です。

「データを保存するNAND型メモリ」と「データをコントロールするNAND型メモリコントローラー」、「管理情報の保管や一時的なデータキャッシュを行うキャッシュメモリ」で構成されています。

NAND型メモリの種類(SLCとMLC)

フラッシュ・メモリは、セル(記録素子)ごとの記録量の違いでSLCとMLCのタイプがあります。SLCは高速性と信用性でMCLに勝りますが、容量が少ないうえに高価。
そのため、SLCより性能が劣りますが、大容量化しやすく安価なMCLが主流です。
SLC(シングル Level Cell)
1セルに1ビットのデータを記録。 耐久性、書き込み速度でMLCに勝るかわりに、大容量化しにくく高価格。 頻繁に書き込みがされ、かつ、耐久性も重視されるサーバーなどに向いている。

MLC(マルチ Level Cell)
1つのセルに2ビットのデータを記録。 耐久性、書き込み速度でSLCに劣るかわりに、大容量化しやすく低価格。 SSDは、このMLCが一般的に普及していくと推測されます。

SSDのインターフェースはSATAが主流で、HDDを接続する感覚で内蔵できます。サイズはノートで一般的な2.5インチがほとんど。デスクトップ機は3.5インチベイなので、マウンタを取り付けてサイズ調整します。

HDDと同じ役割をするSSDですが、今まで以上にSSDの需要が高まっていくと思います。Windows 7では新たにSSDを最適化するサポートがされ、HDDとSSDを区別します。Windows 7にはTrimコマンドが実装されており、性能アップや寿命を延ばすための管理がされます。システムドライブにSSDを使うならWindows7は最適ですね。

※Trimコマンドとは
Windowsのゴミ箱に不要なファイルを入れて消去しても、記録媒体にはデータが残っています。ユーザーからは消えてなくなったように見えますが、この消去は消去マークが付くだけで記録エリアから消去されていません。Windowsが別途消去命令を出すまで、残っています。そこで、Trimコマンドです。不要なファイルだという情報をあらかじめSSDに伝えることで、SSDは最適な消去タイミングを図ることができます。

SSDは、空白の記録エリアに書き込むときは問題ありませんが、不要となったデータが記録されているエリアへの上書きができません。一度、消去して空白にしてから書き込みます。これが前述したブロックコピーですね。
そういう仕組みのため、不要となったデータを消去するタイミングが快適アップの肝になるわけです。


SSDのメリット・デメリット

これらのHDDのデメリットをすべて解消したのがSSDです。基盤とチップだけで構成されているので、HDDにあるデメリットがありません。さらに読み書き、シーケンシャル、ランダムアクセスにおいてすべてを上回る速度を誇ります。

メリット デメリット 容量が少ないことや単価が高いところまではいいとして、実用性でHDDに劣る面が気になります。現在は第2世代のSSDが主流となり、SSDの寿命を延ばすコントロール機能追加や一部不都合のあった問題点が解消されています。
SSDの歴史は浅いので、これからというところでしょう。


データ保存の仕組み

SSDに内蔵されているNAND型メモリにデータが記録されています。このNAND型メモリのセル構造を見ると、以下の図のように「絶縁膜、浮遊ゲート、トンネル酸化膜」で構成されています。役割は次の通り。

電子を漏らさないための絶縁膜
電子を格納する浮遊ゲート
通常は絶縁膜と同じく電子を漏らさない役割ですが、データ書き込みや消去のときは電子が通過する「トンネル酸化膜

データを読み出すとき

データを読み出すとき
保存されているデータを読み出すときは、弱い電圧をかけ、浮遊ゲートにある電子量によって変化する信号を0と1で判別します。(データは0と1の二進法ですから。)
このとき、トンネル酸化膜は、電子を漏らさないように絶縁膜となっています。

データを書き込むとき

データを書き込むとき
データを書き込むときは高電圧をかけます。すると、電子がトンネル酸化膜を通過し、浮遊ゲートに格納されます。

データを消去するとき

データを消去するとき
データを消去するときは、書き込みと逆方向に電圧をかけます。電子がトンネル酸化膜を通過し、浮遊ゲートから放出されます。


繰り返し保存に不向きな理由:トンネル酸化膜が劣化

繰り返し保存に不向きな理由
書き換えを頻繁に繰り返すと、トンネル酸化膜が劣化し、電子が漏れてしまいます。
浮遊ゲートの電子量が変わってしまうと、正しくデータが読めません。いわゆる、データ化けです。メーカーが公称している書き換え回数の目安は次の通り。

NAND型メモリの種類 書き換え回数による寿命の目安
SLC(シングル Level Cell)
1セルに1ビットのデータを記録。 耐久性、書き込み速度でMLCに勝るかわりに、大容量化しにくく高価格。
5万~10万回ほど
MLC(マルチ Level Cell)
1つのセルに2ビットのデータを記録。 耐久性、書き込み速度でSLCに劣るかわりに、大容量化しやすく低価格。現在の主流。
5000~1万回ほど

長期的な保存に不向きな理由:自然放電

長期的な保存に不向きな理由
トンネル酸化膜によって絶縁し、電子の放出を防いでいますが、それでも長期間書き換え作業が行われないと自然放電が起き、データ化けになります。

最近のSSDはNANDコントローラーが進化しており、SSDの使い勝手が向上しています。トンネル酸化膜の劣化対策として、同じ箇所ばかりに記録させないウェアレべリング機能があり寿命を延ばす工夫もされています。個人レベルの使用で、3~5年くらいなら問題視しなくてもいいでしょう。ただ、この点ではHDDが優れていることが理解できます。

デルの売れ筋!メインモデル

DELLのInspiron 580sはついに販売終了です
気になる価格は、デルサイトで⇒Inspiron 580s 販売終了

Core 2 Duoの後継であるCore i3搭載モデル。2コアのデュアルコアですが、HTテクノロジー搭載のため擬似4コアとして動作します。また、HDグラフィックがCPUに内蔵されており、グラフィックカードがなくてもHDコンテンツが楽しめます。幅が約10センチのスリム型で、しかも横置きができるので設置しやすいです。スリムでありながら、HDDを2台まで搭載できる拡張性があります。電源は250Wとやや少なめで、グラフィックカードはロープロファイルと呼ばれる細身のタイプになります。

Inspiron 580はDELLにて販売終了
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Core i3搭載可能モデル。Inspiron 580sと違ってCore i5-700シリーズにも対応。
基本ベースは、Inspiron 580sと同じ。電源が300WでInspiron 580sよりも高性能なパーツが選択できます。筐体幅がやや広がった分、HDDと光学ドライブを各2台まで搭載できます。(Inspiron 580sはHDD2台、光学ドライブ1台まで)。装備する端子等は、Inspiron 580sと同じです。

次は、光学ドライブを理解する

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