SSD hoạt động như thế nào?

SD (solid state drive, hay còn gọi là ổ đĩa đặc mà tên này nghe kì nên giờ chẳng còn ai xài) là một thiết bị lưu trữ lâu dài của máy tính. Ổ SSD chỉ dùng chip nhớ để lưu trữ dữ liệu, giống như RAM hay thẻ nhớ, chứ không dùng các phiến đĩa từ và đầu kim đọc dữ liệu như ổ cứng HDD, nhờ vậy mà nó chống chịu tốt hơn với rung động, va đập, và do mọi thứ đều là tín hiệu điện chứ không còn là sự di chuyển vật lý nên tốc độ cũng cao hơn (đôi khi là cao hơn rất nhiều) so với HDD.



Để biết về SSD, trước tiên bạn cần biết về HDD cái đã. HDD là ổ đĩa lưu trữ được sử dụng trong một thời gian rất dài. Cấu tạo của nó như bên dưới.

cau_tao_hdd.jpg
Trong đó, một số thứ cơ bản mà bạn cần biết đó là các phiến đĩa sẽ chứa dữ liệu thành nhiều đoạn khác nhau, và trong mỗi đoạn sẽ là một chuỗi các dữ liệu nhị phân 1010 được lưu trữ ở dạng từ tính. Khi ổ cứng hoạt động, đầu kim sẽ đọc các dữ liệu nhị phân này và đưa vào cho máy tính chuyển đổi thành dữ liệu bạn có thể hiểu được.

Một số ổ cứng có 2-3 phiến đĩa, nhưng cũng có loại chỉ có 1 phiến đĩa, tùy theo dung lượng và cấu hình mà nhà sản xuất mong muốn. Độ dày của ổ HDD thường dùng cho laptop là 9,5mm, nhưng cũng có loại mỏng 7mm dùng cho một số laptop mỏng nhẹ, còn đường chéo của ổ thường sẽ là 2,5" với loại cho laptop và 3,5" với loại cho máy bàn.

Đặc trưng của ổ HDD là phải có phiến đĩa và đầu kim đọc, và mọi thứ phải di chuyển vật lý (phiến đĩa phải quay, và đầu kim phải dịch chuyển) nên có nhiều lúc di chuyển máy mạnh một chút thì đầu kim có thể đập vào phiến đĩa gây hư hỏng. Bản thân cơ chế quay của phiến đĩa cũng có thể phát sinh vấn đề, và những lúc đó có khả năng bạn sẽ bị mất dữ liệu. Quan trọng hơn, vì mọi thứ đều phải quay vật lý nên tốc độ không thể nhanh được.

Thế nên người ta mới làm ra SSD, cũng có mục đích sử dụng y chang như HDD nhưng không có phiến đĩa, không có đầu kim, không có bất kì thành phần chuyển động nào cả. Dữ liệu khi đó sẽ được lưu vào chip bán dẫn.

Cấu tạo cơ bản của SSD

Ngày nay bạn có thể tìm thấy SSD ở dạng ổ vuông vuông trông giống như HDD, và cũng có thể bạn sẽ bắt gặp các ổ SSD có hình dáng như một cái bảng mạch dài hoặc hơi chữ nhật một chút. Điều đó giúp thu gọn không gian cần thiết cho SSD trong laptop để làm ra những chiếc máy mỏng gọn hơn.

ssd.jpg
Trong SSD, sẽ có những con chip nhớ làm nhiệm vụ lưu trữ, và sẽ có một bộ controller điều khiển chip nhớ hoạt động. Cách mà chip nhớ được sản xuất, cách mà controller hoạt động và firmware của controller sẽ quyết định tới tốc độ của ổ SSD. Dù sẽ có sự chênh lệch giữa các hãng, các dòng thiết bị nhưng nhìn chung tốc độ SSD nhanh hơn so với HDD nhiều lắm. Hiện tại bạn có thể dễ dàng mua được các ổ SSD tốc độ đọc, ghi vào khoảng 400-500MB/s là chuyện bình thường. Lên tới mức 800MB/s hay cả 1GB/s cũng có luôn, quan trọng là bạn có tiền tới mức nào mà thôi.

ssd-lowres-2x1-01-1024x512.jpg

Mỗi chip nhớ sẽ có nhiều ô nhớ bên trong, mỗi ô sẽ có chứa điện tích để biết dữ liệu là gì (riêng các SSD dạng 3D XPoint hay Optane của Intel thì dùng cách thay đổi điện trở của các ô nhớ để lưu dữ liệu).

SLC vs TLC vs QLC

Khi đi coi SSD, có thể bạn sẽ thấy các chữ viết tắt này.
qlc_nand_density.jpg

SLC có nghĩa là single-bit cell, tức là mỗi ô nhớ trong chip của SSD có thể lưu được 1 bit dữ liệu, và đây thường là loại ổn định nhất, bền nhất, nhanh nhất, và cũng đắt tiền nhất. Vì mỗi cell chỉ chứa 1 bit nên để đạt dung lượng cao thì nhà sản xuất phải gắn nhiều chip nhớ hơn lên ổ SSD.

MLC, TLC: Hai loại này chứa được 2 hoặc 3 bit cho mỗi cell, tức là mật độ lưu trữ tăng lên, và giúp cho giá ổ SSD giảm xuống, tuy nhiên chúng sẽ nhanh hỏng hơn và tốc độ đọc ghi thấp hơn so với SLC. Nhưng cũng đừng quá lo lắng về MLC hay TLC, tốc độ hỏng của ổ SSD rất chậm, và khả năng cao là bạn đã nâng cấp sang máy tính mới trước khi ổ SSD kịp hỏng.

QLC: loại này sẽ chứa được 4 bit cho mỗi cell, dùng cho các thiết bị không cần căng thẳng quá chuyện lưu dữ liệu và cũng là loại rẻ nhất trong số các loại chip nhớ dùng cho ổ SSD.

Ví dụ, ổ SSD Samsung 860 EVO dùng chip TLC (3-bit mỗi cell). Trong khi đó, chiếc Samsung 860 QVO lại dùng chip QLC (4-bit mỗi cell).

Samsung_SSD.jpg

Tốc độ, cổng kết nối, kích thước

Có 3 khái niệm:
Form factor: chỉ hình dáng, kích thước vật lý của ổ SSD, bạn phải biết cái này để biết ổ SSD mới mua về có nhét vừa vào laptop của mình hay không
Connector: cho biết cổng kết nối dùng để gắn ổ SSD vào mainboard
Interface: đây là cách mà ổ SSD sẽ trao đổi dữ liệu với máy tính, cơ bản thì hai thằng phải nói cùng ngôn ngữ thì mới hiệu nhau được.
Sơ sơ trong cái sơ đồ bên dưới. Anh em có thể xem thêm bài này cho đầy đủ: Tìm hiểu về form factor, cổng kết nối và interface của ổ SSD.
4458725_SSD_info.png

Ngày nay, khi đi mua SSD, anh em sẽ thấy có 2 dạng form factor chính là ổ SATA, hoặc các bo mạch M.2 (cỡ nhỏ) hoặc PCIe (thường đắt hơn nhưng nhanh hơn). Còn Giao thức thì các ổ tốc độ cao thường sẽ dùng NVMe.

Ngày nay còn có cả ổ HDD tích hợp SSD nữa, gọi là ổ HDD lai hoặc ổ lai. Ổ này vẫn tận dụng được phần dung lượng lớn và rẻ của HDD để lưu dữ liệu bạn ít khi truy cập, và dùng phần SSD để lưu dữ liệu cho app, hệ điều hành… nhằm đạt tốc độ cao hơn. Cơ bản thì cá nhân mình không thích cái trò lai này 😁 Và khi anh em đã lên SSD rồi thì sẽ khó mà chấp nhận với tốc độ của HDD.

Một số laptop sẽ không có SSD rời theo các form factor trên

Trên một số dòng laptop, nhà sản xuất có thể sẽ không trang bị các loại ổ SSD mà bạn có thể tự thay thế được. Họ sẽ dùng chip nhớ hàn thẳng lên bo mạch, nên bạn không có cách nào nâng thêm dung lượng cả trừ việc mua máy mới. MacBook Pro của Apple là một dòng tiêu biểu. Họ làm như vậy vừa để tiết kiệm không gian vừa để tăng tốc độ của SSD, đổi lại phải hi sinh tính dễ nâng cấp.

SSD_macbook_pro.jpg

Với các máy có SSD hàn chết lên mainboard, bạn cần suy nghĩ kĩ về mức dung lượng mình có thể cần trong tương lai bởi một khi đã chốt mua xong thì bạn không còn có thể quay đầu được nữa.

Các hãng laptop Windows thì thường không dùng kiểu hàn chết, hiếm lắm.