Komponen dan Cara Kerja SSD

https://www.gamerindo.net
Solid State Drive atau yang lebih dikenal dengan sebutan SSD, adalah komponen/hardware penyimpanan data teknologi terbaru pengganti Harddisk (HDD). Berbeda dengan HDD, SSD menggunakan teknologi yang hampir mirip seperti RAM (Random Access Memory). Keunggulannya tentu saja lebih cepat dalam membaca maupun menulis data. HDD membutuhkan waktu membaca data dengan cara berputar, sedangkan SSD bisa langsung dapat mengakses data dengan waktu yang lebih cepat. Kenapa?
Langsung saja simak komponen dan cara kerja SSD berikut ini:

KOMPONEN SSD
Kontroler
https://www.gamerindo.net
Kontroler yang terdapat pada SSD berfungsi untuk menjembatani komponen memory NAND pada SSD dengan komputer. Kontroler adalah sebuah embedded processor yang menjalankan kode firmware. Kontroler menjadi faktor penting yang memperngaruhi peforma SSD. Fungsi-fungsi yang dilakukan oleh kontroler diantaranya Error correction (ECC), Wear leveling, Bad block mapping, Read scrubbing and read disturb management, Read and write caching, Garbage collection, Encryption.
 
Flash memory-based
Sebagian besar pabrik menggunakan non-volatile NAND flash memory dalam pembuatannya, karena lebih murah dibanding DRAM dan mampu mempertahankan data tanpa suplay daya terus menerus, dan menjamin data tetap presisten walau daya mendadak mati. Flash memory memang lebih lambat dibanding DRAM dalam hal kecepatan akses. MLC dapat menyimpan 4 keadaan atau state atau 2 bit per sel memori, sehingga kepadatan data tinggi, oleh karena itu juga menghasilkan banyak erorr, kecepatan penulisan data yang lebih rendah dan konsumsi daya tinggi namun harganya lebih murah dibanding SLC. SLC dapat menyimpan 2 keadaan atau state atau 1 bit per sel memori, kecepatan baca dan tulis data lebih cepat, konsumsi daya rendah dan daya tahan sel memori tinggi, akan tetapi SLC lebih mahal.
 
DRAM-based
SSD yang menggunakan DRAM adalah menfokuskan pada kecepatan akses data yang ultra. SSD yang menggunakan DRAM biasanya menggunakan baterai inernal atau AC/DC adapter dan sistem back-up strorage, untuk mempertahankan presistensi data selama tidak ada listrik dari sumber listrik luar. Jika listrik padam maka baterai menyediakan tenaga selama penyalinan data dari RAM ke back-up storage. Saat listrik kembali hidup, informasi disalin kembali ke RAM dari back-up storage dan SSD melanjutkan operasi tadi sama halnya dengan fungsi Hibernate pada sistem operasi.
 
Cache atau buffer
SSD Flash memory-based umumnya menggunakan DRAM kapasitas kecil sebagai cache seperti pada Hard disk. Data yang sering digunakan akan tetap ada di cache selama drive beroperasi. Setelah tidak ada operasi data akan hilang. Tetapi sebuah pabrik kontroler SSD, SandForce tidak menggunakan DRAM cache dalam desainnya, tetapi tetap bisa mencapai performa tinggi.
 
Battery (super capacitor)
Komponen lainnya yang meningkatkan performa SSD yaitu kapasitor atau baterai. Ini diperlukan untuk menjaga integritas data sehingga data dalam cache dapat disalin ke drive ketika listrik padam. Ada beberapa yang tetap menyimpan data dalam cache sampai listrik hidup kembali. Baterai atau super capasitor sangat dibutuhkan oleh SSD dengan memory flash tipe MLC karena data sangat rentan korup jika listrik padam, namun untuk SSD dengan memory flash tipe SLC, masalah korup data tidak ada, dan memang kebanyakan tidak dilengkapi baterai dan super capacitor.
FITUR DAN TEKNOLOGI SSD
Dari sisi sifatnya, SSD dapat digolongkan menjadi dua, yaitu berbasis flash dan berbasis DRAM (Dynamic Random Access Memory). Di pasaran saat ini banyak kita temui teknologi SSD berbasis flash, misalnya Flash Disk, Secure Digital (SD Card), Micro SD Card, Multi Media Card (MMC) dan Compact Flash (CF). Sementara SSD dengan ukuran fisik sebesar harddisk konvensional, yaitu ukuran 1,8 inci dan 2,5 inci dengan kapasitas hingga diatas 128 GB, sejak tahun 2008 sudah mulai populer di pasaran seiring dengan harganya yang makin terjangkau (Wikipedia, 2012).
SSD berbasis flash memanfaatkan sejumlah kecil DRAM untuk cache yang dipakai untuk menyimpan informasi tentang penempatan blok data serta informasi wear levelling (sebuah teknik untuk memperpanjang usia pemakaian memori berbasis flash). Sementara pada SSD dengan kinerja tinggi biasanya juga dilengkapi dengan penyimpanan daya listrik sementara (energy storage). Komponen ini umumnya disusun dari rangkaian kapasitor atau baterai yang berfungsi untuk memindahkan data dari cache SSD ke flash memory saat komputer dimatikan/mati mendadak (jika berbasis kapasitor) atau untuk menyimpan data sementara dalam cache (jika menggunakan baterai).
 
SSD Berbasis Flash
Data dalam SSD berbasis flash biasanya disimpan dalam sel memori pada chip. Dalam kelompok ini ada dua macam jenis sel memori yang umum digunakan, yaitu jenis MLC (Multi Level Cell) dan SLC (Single Level Cell). SSD jenis MLC biasanya lebih murah dibandingkan dengan yang berbasis SLC. Hal ini disebabkan MLC menyimpan data sebesar 3 bit atau lebih setiap selnya, sedangkan untuk SLC hanya 1 bit saja, sehingga biaya per giga byte-nya menjadi lebih rendah. Sedangkan SSD jenis SLC berharga lebih mahal, namun tipe ini memiliki kelebihan tersendiri jika dibandingkan dengan jenis MLC, yaitu kecepatan transfer data yang lebih tinggi, konsumsi daya yang lebih rendah dan daya tahan sel memori yang lebih lama. Salah satu penyebab mahalnya harga SLC ini adalah ongkos pembuatan yang lebih tinggi per giga byte-nya mengingat SSD jenis SLC hanya mampu menyimpan data dengan jumlah yang lebih sedikit per selnya.
 
SSD Berbasis DRAM
SSD dengan teknologi ini memiliki kecepatan akses data yang sangat tinggi (umumnya kurang dari 1 mili detik). Perangkat ini biasanya dilengkapi dengan baterai internal dan sistem penyimpanan data cadangan untuk memastikan tetap adanya data dalam SSD saat komputer dimatikan atau mati mendadak. Dalam kondisi ini, baterai dalam SSD akan memasok daya bagi rangkaian sel untuk menyalin semua informasi dari DRAM ke perangkat penyimpanan cadangan. Saat komputer dinyalakan lagi, semua informasi ini akan dikembalikan lagi ke DRAM.
 
 
CARA KERJA SSD
Solid-state drive menggunakan tipe memori yang disebut ‘flash-memory’, mirip dengan RAM. Namun, tidak seperti RAM yang tidak menyimpan data saat komputer dimatikan, memori SSD tetap ada bahkan ketika komputer tidak sedang dinyalakan. Piringan Magnet Hard Disk dengan jarum yang membaca data, mirip dengan konsep sebuah piringan hitam. Sebelum jarum tersebut menulis atau membaca, piringan tersebut harus berputar hingga pada lokasi yang sesuai. SSD menggunakan semacam jaringan sel elektrik yang dengan cepat mengirim dan memanggil data. Jaringan listrik ini terbagi menjadi bagian-bagian yang disebut “pages”, dimana “pages” atau halaman ini merupakan tempat dimana data disimpan. “Pages” ini kemudian dijadikan satu untuk membentuk “block”.
 
Penjelasan di atas diperlukan untuk mengerti konsep SSD, dimana SSD hanya bisa menulis data pada page kosong di sebuah block. Pada hard disk, data akan ditulis pada lokasi dimana piringan magnetic saat itu berada. Artinya, sebuah data dapat dengan mudah di-overwrite. SSD tidak bisa langsung menimpa data yang sudah ada. Pertama-tama SSD perlu mencari page yang kosong dalam sebuah block, kemudian menuliskan data tersebut pada page yang kosong.
 
Lalu bagaimana cara konsep penghapusan data pada SSD? Saat page dalam sebuah block ditandai sebagai file yang tidak berguna, SSD akan mengambil blok tersebut dan menghapus blok tersebut seluruhnya.Saat anda memiliki sebuah SSD baru, di dalamnya terdapat banyak blok dengan page yang kosong. Saat pertama kali kamu mengisi page tersebut dengan data, maka proses penulisan akan berlangsung sangat cepat. Namun, lama kelamaan kamu akan kehabisan page kosong dan akhirnya terdapat page kosong yang tidak tertata rapi. Hasilnya, di dalam SSD akan terdapat banyak page yang berantakan disana sini. Karena SSD tidak bisa langsung menimpa data, jika kamu ingin menulis data pada kondisi SSD yang sudah mencapai kondisi ini, maka drive tersebut akan menjalani proses berikut :
1. Mencari blok dengan page kosong yang cukup
2. Menyimpan data page apa saja yang masih diperlukan dalam block tersebut
3. Reset setiap page dalam blok tersebut
4. Menulis ulang data yang diperlukan ke dalam page pada blok yang baru di-reset tersebut
5. Menuliskan data baru
Tentang TRIM
TRIM merupakan sebuah perintah yang langsung ditujukan kepada firmware dari SSD. Jika Anda belum tahu, firmware itu sama dengan BIOS komputer pada umumnya. Sebuah media penyimpanan akan selalu menulis dan membaca data. Saat menghapus sebuah data, hal tersebut sebenarnya juga merupakan sebuah kegiatan menulis data pula. Di sebuah hard disk, kegiatan penghapusan data tidak sepenuhnya terhapus. Yang terhapus adalah sebuah pranala yang merujuk ke data tersebut di rentetan data yang disebut dengan Table Of Content. Saat ada data yang mau ditulis di tempat (sector) yang sama, data baru tersebut akan ditimpa langsung di tempat data (sector) yang lama. Hal ini disebut dengan overwriting.
 
Dalam hard disk, kegiatan overwrite ini adalah biasa. Sayangnya, tidak untuk SSD. Kegiatan overwriting akan menimbulkan “sampah data” atau bahasa Inggrisnya adalah garbage. Garbage ini yang menyebabkan sebuah SSD akan melambat seiring dengan waktu karena data lama masih ada sehingga membuat SSD harus memilah antara data lama dengan yang baru. Hal ini membuat SSD lamban dalam membaca data.
 
Di sinilah kegunaan TRIM. TRIM memastikan saat sistem operasi mau menulis di sektor yang sama, data yang lama akan terhapus total tanpa ada sampah lagi. Selain itu, fungsi TRIM juga akan membuat semua sektor yang dihapus dan diformat menjadi bersih. Hal ini akan membuat sebuah SSD menjadi kencang sama seperti yang baru.
 
https://www.gamerindo.net
Kelebihan SSD Dibandingkan HDD
Ada banyak kelebihan Solid State Drive jika dibandingkan dengan hard-disk konvensional, diantaranya adalah:

Waktu mulai bekerja (start-up) yang lebih cepat. Hal ini berdampak pada akses data yang lebih tinggi, keterlambatan/ penundaan membaca data (latency) yang lebih rendah dan waktu pencarian data (seek time) yang jauh lebih cepat.

Tidak memiliki bising/ dengung (noise) mengingat tidak adanya komponen yang bergerak.

Lebih hemat daya listrik, meskipun untuk SSD berbasis DRAM masih diperlukan catu daya yang cukup tinggi, namun jika dibandingkan dengan hard-disk konvensional masih jauh lebih hemat energi.

Lebih kebal terhadap guncangan, getaran, dan temperatur yang tinggi.

Dengan kapasitas penyimpanan yang sama, SSD memiliki bobot yang lebih ringan dan ukuran fisik yang lebih ramping jika dibandingkan dengan hard-disk biasa (khususnya saat ini hingga ukuran penyimpanan 256 GB) sehingga lebih portable untuk notebook dan mobile external storage.

Karena dapat menyimpan data meskipun daya tidak ada, nantinya teknologi SSD ini jika digabungkan dengan teknologi Memristor (Memory Transistor) membuka kemungkinan tercapainya pembuatan sebuah komputer yang dapat dihidup-matikan layaknya sebuah televisi, sehingga istilah start-up, shut down, hang, blue screen dan sejenisnya hanya menjadi catatan sejarah untuk anak cucu kita.

 
Jangan lupa baca juga :
___________________________________________________
Referensi :