Les disques SSD (SSD ) deviennent rapidement le stockage informatique préféré pour les systèmes d'exploitation et les applications. Vous les trouverez dans les derniers ordinateurs portables, téléphones, tablettes et même consoles.
Avec d'excellentes performances et durabilité, ces disques font sensation, mais qu'est-ce qu'un SSD exactement ?
Fonctionnement des disques durs traditionnels (HDD)
Pour comprendre ce qui différencie les SSD, nous devons revenir brièvement en arrière et examiner les disques durs (HDD) traditionnels. Jusqu'à récemment, un disque dur était le type de disque standard que l'on trouvait dans pratiquement tous les ordinateurs.
À l'intérieur du disque dur, vous trouverez un ou plusieurs disques en rotation appelés « plateaux ». Chaque plateau est divisé en pistes et secteurs. Les plateaux sont généralement en aluminium ou en verre et sont recouverts d'un matériau magnétique.
La surface du plateau contient des milliards de zones individuelles qui représentent chacune un seul bit de données. La zone peut être magnétisée ou démagnétisée, représentant un un ou un zéro.
Alors que les plateaux tournants se déplacent à des milliers de tours par minute, de minuscules têtes de lecture-écriture attachées à des bras oscillants flottent à un cheveu au-dessus du plateau pour lire ou écrire sur le lecteur.
Les disques durs sont des appareils incroyablement complexes dotés de nombreuses pièces mobiles minuscules, précises et fragiles. C’est une merveille moderne qu’ils fonctionnent aussi bien.
Fonctionnement d'un disque SSD (Solid State Drive)
Les SSD ont plus en commun avec les périphériques à semi-conducteurs tels que Processeurs et la RAM qu'avec les disques durs. Les SSD et les disques durs agissent tous deux comme des périphériques de stockage, mais les SSD fonctionnent de manière très différente.
À l'intérieur d'un SSD classique, vous ne trouverez que des puces informatiques. Il existe la puce de contrôleur du SSD, qui gère comment et où les données sont stockées, mais la majeure partie d'un SSD est constituée de puces de mémoire flash.
La mémoire Flash est une mémoire « non volatile ». La mémoire volatile, comme la RAM, ne persiste pas lorsque l'alimentation est coupée : les données qui y sont stockées disparaissent. En revanche, avec la mémoire non volatile (comme les SSD ou les clés USB), vos données persistent même lorsque l'alimentation est coupée. C'est pourquoi les clés USB sont également appelées « clés USB » !
Les disques SSD modernes (et la plupart des clés USB et des cartes mémoire) utilisent un type de mémoire flash appelé mémoire flash NAND. Il doit son nom à l’un des types de portes logiques que l’on peut créer dans une puce électronique. Dans la mémoire NAND, il existe des « cellules » qui peuvent contenir différents niveaux de charge électrique. En mesurant le niveau de charge dans une cellule mémoire, vous pouvez savoir s’il représente un un ou un zéro. Pour modifier le contenu d'une cellule, vous modifiez simplement le niveau de charge à l'intérieur..
Il existe de nombreuses variantes technologiques différentes dans le monde de la mémoire NAND. Par exemple, vous avez peut-être vu certains SSD Samsung étiquetés « V-NAND » ou « vertical » NAND. Ici, les cellules mémoire sont empilées verticalement, permettant une plus grande capacité de stockage dans la même empreinte silicium. La 3D NAND d’Intel est également plus ou moins la même technologie.
Types de SSD et interfaces
Les SSD sont disponibles dans une variété de facteurs de forme et de types de mémoire flash NAND. Cela détermine les performances maximales d'un SSD ainsi que son prix.
Types de mémoire flash
Tous les flash NAND ne sont pas identiques en termes de densité et de performances des données. Vous vous souviendrez de notre discussion ci-dessus que les disques SSD stockent les données sous forme de charges électriques à l'intérieur des cellules de mémoire.
Si une cellule ne stocke qu'un seul bit de données, elle est appelée SLC ou mémoire de cellule à un seul niveau. Les mémoires MLC (cellule multi-niveaux) et TLC (cellule triple niveau) stockent respectivement deux et trois bits de données par cellule. La mémoire QLC (quad-level cell) la porte à quatre bits par cellule.
Plus vous pouvez stocker de bits de données dans une seule cellule, moins votre SSD peut être bon marché ou plus vous pouvez stocker de données dans le même espace. Cela semble être une excellente idée, mais grâce au fonctionnement des SSD, les disques meurent plus rapidement lorsque vous utilisez une méthode de stockage multi-bits. La mémoire SLC est le type de NAND le plus performant et le plus durable, avec une longue durée de vie. Cependant, c'est aussi de loin le plus cher et on ne le trouve que dans les disques haut de gamme.
En tant que tels, la plupart des disques SSD grand public utilisent MLC ou TLC et emploient des méthodes spéciales pour prolonger autant que possible leur durée de vie utile. Nous aborderons la question de l'usure des SSD un peu plus loin dans cet article sous les inconvénients de la technologie.
Facteurs de forme SSD
Les SSD se présentent sous différents formats. Un « facteur de forme » est simplement la forme physique de l'appareil et la norme de connexion à laquelle il se conforme. Étant donné que les disques SSD ont été initialement conçus pour remplacer les disques durs, les premiers appareils destinés aux ordinateurs de bureau grand public étaient destinés à s'insérer là où se trouvaient auparavant les disques durs.
C'est là que le design SSD SATA de 2,5 pouces entre en scène. Vous pouvez simplement retirer le disque dur de votre ordinateur portable actuel de 2,5 pouces et brancher l'un de ces SSD..
Le SSD à l'intérieur de ce boîtier n'a pas besoin de tout cet espace, mais cela était tout à fait logique puisque les ordinateurs portables et la plupart des ordinateurs de bureau modernes disposent déjà de baies de lecteur de 2,5 pouces et de connecteurs SATA sur leurs cartes mères. Vous pouvez également acheter des adaptateurs qui vous permettent de placer un disque de 2,5 pouces dans la baie de 3,5 pouces d'un ordinateur de bureau.
En plus d'occuper de l'espace inutile, ces disques de 2,5 pouces étaient limités à 600 Mo/s puisque c'est la limite de l'interface SATA 3.
La norme mSATA (mini-SATA) résout le problème de l'espace. mSATA avait physiquement la même forme, la même taille et le même connecteur que la norme de carte PCI Express Mini, mais les deux types de cartes sont électriquement incompatibles.
La norme mSATA a désormais été remplacée par la norme M.2. Les SSD M.2 peuvent être SATA ou PCIe, selon la combinaison carte et carte mère.
Les cartes M.2 peuvent également être recto-verso avec des composants des deux côtés, et leur longueur varie. Il est toujours important de s'assurer que la carte mère de votre ordinateur est compatible avec le SSD M.2 que vous souhaitez utiliser avec celui-ci !
Les SSD NVMe utilisent la norme Non-Volatile Memory Express, qui permet à l'ordinateur d'accéder à la mémoire SSD à l'aide du PCIe, plus couramment utilisé pour les cartes graphiques. PCIe a beaucoup plus de bande passante que SATA, permettant à la mémoire SSD rapide d'atteindre son plein potentiel.
Les avantages des SSD
Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les disques SSD deviennent rapidement la norme en matière de technologie de stockage. Même si quelques difficultés initiales les ont tenus à l'écart du monde informatique traditionnel pendant un certain temps, ils en sont désormais au point où nous pouvons les recommander à tout le monde. Même les dernières consoles de jeux vidéo utilisent désormais le SSD. Voici les principaux atouts qui ont conduit les disques SSD à leur popularité actuelle.
Les SSD sont rapides
Le disque dur mécanique le plus rapide au monde, le Seagate Mach.2 Exos 2X14, peut atteindre des taux de transfert soutenus de 524 Mo/s. C'est presque aussi rapide qu'un SSD SATA 3, mais le disque mécanique typique que vous trouverez dans les ordinateurs de nos jours peut atteindre entre 100 Mo/s et 250 Mo/s si vous regardez le haut de gamme du marché. .
Les disques SSD M.2 PCIe typiques, tels que ceux que l'on trouve dans les ordinateurs portables de milieu de gamme, offrent 2,5 à 3,5 Go/s. Les derniers SSD M.2 PCIe approchent les 8 Go/s, ce qui représente une quantité de données ahurissante. Les vitesses d'écriture séquentielle sont généralement un peu plus lentes que les vitesses de lecture, mais les données circulent à un rythme effréné dans les deux sens..
Il ne s'agit pas seulement de vitesses de transfert. Les disques durs mécaniques ont besoin de temps pour faire tourner les plateaux et mettre les têtes de disque en place. Trouver le bon endroit sur le plateau pour une demande de données est appelé « temps de recherche ». Pour les SSD, ce nombre de latence est effectivement nul.
Le SSD peut lire instantanément les données depuis n'importe quel emplacement dans ses cellules de mémoire et même le faire en parallèle. Quelle que soit la façon dont vous les découpez, les SSD se situent dans un univers de performances différent de celui des meilleurs disques durs mécaniques, quelle que soit la façon dont vous les découpez.
Lors de la mise à niveau du disque dur d'un ordinateur vers un SSD, vous bénéficiez de temps de démarrage beaucoup plus rapides et d'une réactivité du système très rapide. Tout simplement parce que votre processeur n'a jamais besoin d'attendre les données de vos disques de stockage. C'est une façon fantastique de donner une nouvelle vie à un ancien système Windows.
Les SSD sont durables
Les SSD sont à peu près aussi durables que n'importe quel autre composant à semi-conducteurs tel qu'un processeur ou une RAM, sans pièces mobiles. À moins qu'une surtension ne les détruise, ils devraient fonctionner indéfiniment ou du moins aussi longtemps que l'ordinateur vous reste utile. La mémoire Flash est également très résistante aux chocs, contrairement aux disques durs qui se détruisent facilement s'ils tombent, notamment lorsque les plateaux tournent.
Cette durabilité les rend parfaits pour les ordinateurs portables, et c'est pourquoi les ultrabooks tels que le Apple MacBook Air, l'iMac et d'autres membres de la famille d'ordinateurs Mac disposent de disques SSD intégrés hautes performances.
Dans ce cas, la « durabilité » ne fait pas référence au phénomène d'usure du SSD, que nous abordons dans la liste des inconvénients ci-dessous.
Les SSD ne souffrent pas de fragmentation
La fragmentation des données est un réel problème sur les disques durs. Cela se produit lorsque de nouvelles données sont écrites sur le premier espace disponible sur le disque. Ainsi, un fichier donné ou un ensemble de fichiers associés peuvent voir leurs données dispersées sur toute la zone physique du plateau du lecteur.
Cela détruit les vitesses de lecture séquentielle et ajoute beaucoup de temps de recherche, car les têtes de lecteur volent partout pour trouver toutes les parties d'un fichier. Les SSD, de par leur nature même, ne souffrent pas de fragmentation. Ce n’est pas que les fichiers ne soient pas fragmentés. C’est juste que cela n’a pas d’importance car il n’y a pas de pièces mobiles et pas de temps de recherche à proprement parler..
La défragmentation entraîne simplement une usure inutile du disque. Si vous souhaitez en savoir un peu plus sur la fragmentation SSD, lisez Faut-il défragmenter un SSD ?
Les SSD sont silencieux
Les disques durs sont bruyants ! Le bourdonnement du moteur, le sifflement du disque, les cliquetis des têtes de lecteur qui se déplacent d'avant en arrière : voilà le bruit de fond des utilisateurs d'ordinateurs au fil des décennies.
Les SSD, en revanche, ne font aucun bruit. Cela peut sembler un avantage insignifiant, mais les composants informatiques bruyants sont ennuyeux. Dans certains cas d'utilisation, comme les ordinateurs utilisés pour l'enregistrement sonore, les niveaux sonores sont critiques. Il existe des disques durs coûteux dotés de supports et de conceptions spéciaux qui tentent de réduire le bruit du disque dur, mais avec les SSD, le problème est complètement résolu.
C'est pourquoi nous pouvons désormais avoir un ordinateur comme le Apple M1MacBook Air, qui n'a ni ventilateurs ni disque dur mécanique. L'ensemble de l'ordinateur est à semi-conducteurs et ne fait donc aucun bruit !
Les SSD sont petits et économes en énergie
Les SSD prennent beaucoup moins de place que les disques durs et ont besoin de beaucoup moins d'énergie pour fonctionner. Cela signifie que nous pouvons avoir des ordinateurs, des tablettes, des smartphones et d'autres appareils électroniques plus petits et plus fins qui nécessitent des disques de stockage rapides et non volatils.
Les SSD peuvent se mettre presque entièrement en veille lorsqu'ils ne sont pas utilisés et, contrairement aux disques durs, ils peuvent passer en mode hautes performances presque instantanément. Dans l’ensemble, la consommation électrique des SSD est particulièrement importante pour obtenir une meilleure durée de vie de la batterie des ordinateurs mobiles et autres gadgets qui les utilisent. Les appareils électromécaniques ont simplement besoin de plus d'énergie que les appareils à semi-conducteurs pour fonctionner.
Les SSD peuvent réduire la taille des installations
Les SSD peuvent réduire la taille d'installation de certaines applications, en particulier jeux vidéo. Lorsque les applications dépendent du flux rapide de données vers la mémoire, les développeurs peuvent dupliquer les informations à plusieurs emplacements sur le plateau du disque dur. Cela réduit les temps de recherche car les têtes de lecteur sont toujours proches d'une copie des données dont elles ont besoin. C'est une astuce astucieuse, mais qui se fait au détriment de l'espace de stockage.
Les applications conçues pour les disques SSD n'ont pas du tout besoin de le faire. Étant donné que le SSD n'a pratiquement aucune latence et peut lire immédiatement les données de n'importe où sur le disque, une seule copie des données doit être présente..
Les consoles comme la PlayStation 5 ont déjà montré à quel point les SSD peuvent réduire la taille des installations, notamment en combinaison avec la compression, ce qui nous amène au prochain avantage.
Les SSD peuvent être accélérés
Si vous pensiez que les disques SSD étaient déjà très rapides, vous pouvez accélérer ces disques pour obtenir des performances vraiment élevées. Tout cela grâce à la technologie de compression. Les données sont stockées sur le SSD sous une forme fortement compressée. Lorsque les informations sont demandées, elles sont décompressées en temps réel, amplifiant ainsi les vitesses de transfert de données brutes du SSD.
Le seul problème est que vous avez besoin d'un processeur puissant pour décompresser, mais les SSD n'incluent actuellement pas un tel processeur. Il s'avère que les GPU sont excellents pour effectuer ce type de travail, donc en utilisant des API logicielles (Application Programmer Interface) telles que Stockage direct et RTX IO de Nvidia de Microsoft, les générations récentes de GPU peuvent accélérer pas seulement des graphiques 3D, mais également des performances SSD.
Les inconvénients des SSD
Les SSD possèdent de nombreux attributs souhaitables, mais la technologie n'est pas parfaite. Certains aspects de la possession d'un SSD ne sont pas aussi agréables que nous le souhaiterions.
Les SSD sont plus chers
Le prix des disques durs a considérablement baissé et la quantité de données qu'ils peuvent stocker a augmenté jusqu'à atteindre des niveaux de densité insensés. Le résultat est qu'un gigaoctet de données sur disque dur coûte bien moins cher que la mémoire flash NAND la moins chère.
Les prix des SSD ont chuté précipitamment au cours des dernières années, mais les gens utilisent encore généralement des SSD relativement petits, compris entre 256 Go et 512 Go. Les disques SSD sont réservés aux applications et aux systèmes d'exploitation, tandis que les disques durs disposent toujours d'un stockage de masse pour les fichiers multimédias ou les applications qui ne bénéficient pas des vitesses SSD.
La bonne nouvelle est que, comme toute technologie de semi-conducteurs, la densité des transistors et les processus de fabrication sont susceptibles d'afficher une tendance exponentielle conduisant à une baisse des coûts et à un espace plus important. Pour l'instant, la plupart des budgets nécessitent une combinaison de stockage SSD et HDD.
Les SSD peuvent s'user
Bien que les disques SSD soient très durables et puissent résister à des conditions plus sévères que les disques durs, tout en ayant une durée de vie opérationnelle plus longue, ils souffrent d'usure. L'usure des SSD se produit parce que l'écriture des SSD sur les cellules de mémoire est destructrice. Chaque fois qu'un bit est écrit sur une cellule de mémoire SSD, il perd un peu sa capacité à conserver une charge..
Au fil du temps, les écritures répétées dans une cellule la rendent inutilisable. Les SSD SLC peuvent gérer les écritures les plus répétées avant de frire une cellule donnée, mais les cellules MLC, TLC et QLC sont plus vulnérables, dans cet ordre. Les premiers disques SSD grand public pourraient bientôt disparaître de manière alarmante, mais les disques d'aujourd'hui disposent de stratégies telles que le nivellement de l'usure et le surprovisionnement pour prolonger l'endurance en écriture du SSD.
L'usure des SSD est un sujet complexe, alors jetez un œil à Tout ce que vous devez savoir sur l’usure des SSD pour une discussion approfondie.
Les SSD peuvent avoir une pourriture rapide des bits
Toutes les formes de stockage de données finissent par succomber à la pourriture des bits.Cela se produit lorsque le support de stockage se dégrade tellement qu'il ne peut plus contenir les données sous une forme lisible.
Différents supports sont sujets à la pourriture pour diverses raisons, mais les disques durs peuvent être stockés pendant des décennies sans que la pourriture ne soit un problème. Les SSD, en revanche, peuvent potentiellement perdre leurs données après seulement quelques années de stockage. Cela est dû à la dégradation de la couche isolante qui maintient la charge dans chaque cellule mémoire. Si le montant s'échappe, la cellule est vide et ne contient aucune donnée !
Il semble que la pourriture des bits se produise plus rapidement si les disques SSD sont conservés dans un environnement trop chaud, mais dans tous les cas, ils ne constituent probablement pas le meilleur choix pour stocker des données dans un tiroir quelque part.
La récupération de données SSD est difficile, voire impossible
Il existe une industrie sophistiquée construite autour de l'art de récupérer des données à partir de disques durs mécaniques. Si vous avez suffisamment d'argent à dépenser, vous pouvez même récupérer les données des disques qui ont été détruits, car un spécialiste reconstruit littéralement le disque à partir de morceaux.
À un niveau plus banal, vous pouvez récupérer des données qui ont été accidentellement supprimées, car les disques durs ne suppriment pas les données physiques lorsque vous les supprimez sous Windows ou un autre système d'exploitation. Au lieu de cela, cette zone du lecteur est simplement marquée pour être écrasée. Tant que l'écrasement n'a pas encore eu lieu, vous pouvez le récupérer à l'aide d'un logiciel spécial.
Les SSD rendent presque impossible la récupération de quoi que ce soit si le disque est endommagé ou si des fichiers sont supprimés. Si un Le disque dur est endommagé est dû à une surtension électrique, vous pouvez toujours le reconstruire avec une nouvelle électronique de disque, mais comme un SSD est entièrement électrique, toute la mémoire pourrait être grillée..
Le fait que les SSD disposent de contrôleurs sophistiqués qui font beaucoup de choses avec des systèmes d'exploitation de données physiques qu'ils ne connaissent pas n'aide pas non plus. Par exemple, la commande TRIM utilisée par les SSD SATA supprime de manière préventive les cellules de mémoire marquées pour suppression afin d'accélérer le processus d'écriture de nouvelles données. L'astuce de restauration ne fonctionnera donc pas sur eux !
L'avenir est à l'état solide
Bien que les SSD ne soient pas parfaits, ils représentent un tel bond en avant dans les performances des disques de stockage que leur domination éventuelle sur le marché du stockage semble inévitable. Au fil du temps, nous nous attendons à ce que même le prix des SSD SLC baisse, tandis que les types de SSD moins durables deviendront encore plus intelligents lorsqu'il s'agira de limiter l'usure.
La technologie des disques durs a également connu son lot de problèmes au début, mais nous avons le sentiment que les problèmes que rencontrent encore les SSD seront résolus en un temps record.
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